• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제34권2호
• /
• pp.132-140
• /
• 2023

In this study, rotary magnet holder (RMH) was manufactured to analyze the ion transport effect according to the rotating magnetic field for the hydrogen production efficiency by alkaline water electrolyte. In the experiment, the voltage signal according to the magnet arrangement inside the RMH, the rotation speed, and the rotation time was measured using the voltage measurement module. As a result of the voltage signal measurement experiment, the average potential difference increased as the rotation speed of the RMH increased. Through the results of the voltage signal measurement experiment, the most efficient magnet arrangement (case 2) was applied to the RMH to conduct a water electrolysis experiment. A 20% NaOH aqueous solution was filled in the electrolytic cell, and a direct current 2 V constant voltage was applied to measure the current value according to the RMH rotation to compare the hydrogen generation amount. When rotating at 100 RPM, the hydrogen production efficiency increased by 8.06% compared to when not rotating. Considering the area exceeding +25 mA, which was not measured at the beginning of the experiment, an increase in hydrogen production of about 10% or more can be expected.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제31권1호
• /
• pp.23-32
• /
• 2020

The intermittent characteristics of renewable energy complicates the process of balancing supply with demand. Electrolysis technology can provide flexibility to grid management by converting electricity to hydrogen. Alkaline electrolysis has been recognized as established technology and utilized in industry for over 100 years. However, high overpotential of oxygen evolution reaction in alkaline water electrolysis reduces the overall efficiency and therefore requires the development of anode catalyst. In this study, Raney Ni-Zn-Fe electrode was prepared by electroplating and the electrode characteristics was studied by varying electroplating parameters like electrodeposition time, current density and substrate. The prepared Raney Ni-Zn-Fe electrode was electrochemically evaluated using linear sweep voltammetry. Physical and chemical analysis were conducted by scanning electron microscope, energy dispersive spectrometer, and X-ray diffraction. The plating time did not changed the morphology and composition of the electrode surface and showed a little effect on overpotential reduction. As the plating current density increased, Fe content on the surface increased and cauliflower-like structure appeared on the electrode surface. In particular, the overpotential of the electrode, which was prepared at the plating current density of 320 mA/㎠, has showed the lowest value of 268 mV at 50 mA/㎠. There was no distinguishable overpotential difference between the type of substrate for the electrodes prepared at 80 mA/㎠.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제33권3호
• /
• pp.373-377
• /
• 2009

It is well known that SOx and NOx concentration has a considerable influence on the $N_2O$ emission of the greenhouse gas properties. The quantity of SOx generated during combustion, on fuel specific basis, is directly related to the sulfur content of the fuel oil. However, restricting the fuel oil sulfur content is only a partial response to limiting the overall quantity of SOx emissions, as there remains no over control on the fuel oil consumption other than the commercial pressure which have always directed the attention. This study was carried out as a new basic experiment method of emission control, manly targeted to the vessel. In the experiment, where the scrubbing was achieved through spray tower with high alkaline water made from the electrolysis of seawater, the combined action was to neutralize the exhaust gases (SOx, PM, CO etc.), dilute it, and wash it out. The results showed that SOx reduction of around 95 percent or over could be achieved when using in the high alkaline water, and also leaded to a reduction in the stability of the each pollutant components including the PM (Particulate Matter). The results suggest that the seawater electrolysis method has a very effective reduction of emissions without heavy cost, or catalysts particularly on board.

• 한국가스학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.27-34
• /
• 2024

청정수소 중심의 수소산업 육성 계획에 따라 수전해 설비에 대한 기술개발 및 실증운전이 활발하게 이루어지고 있다. 새로 개발되고 있는 수소 사용시설 및 용품에 대해서는 위험성평가 수행을 통하여 잠재위험요인을 확인하고 안전성을 확보하고 있다. 그러나 일반적으로 대부분 산업사고는 설비의 운전 또는 사용 중에 작업자의 실수 또는 잘못된 작업 관행 등에 의해 발생한다. 특히 작업자가 직접 조작하는 운전작업, 분해 또는 해체를 하는 유지보수작업, 설비점검 시에 사고의 발생 가능성이 크다. 이러한 이유로 실증운영을 위해 개발되는 설비에 대한 주요 작업에 대하여 올바른 작업 방법을 검토하여 작업절차서를 수립하여야 한다. 이에 본 연구에서는 수전해 설비 운영에서의 주요 작업에 대해 작업안전분석(JSA: Job Safety Analysis)를 수행하여 안전한 작업 방법 및 필요한 조치사항을 도출하였다.

• 한국표면공학회지
• /
• 제56권6호
• /
• pp.427-436
• /
• 2023

In the industry, it is recognized that human activities significantly lead to a large amount of wastewater, mainly due to the increased use of water and energy. As a result, the growing field of wastewater resource technology is getting more attention. The common technology for hydrogen production, water electrolysis, requires purified water, leading to the need for desalination and reprocessing. However, producing hydrogen directly from wastewater could be a more cost-effective option compared to traditional methods. To achieve this, a series of first-principle computational simulations were conducted to assess how waste nutrient ions affect standard electrolysis catalysts. This study focused on understanding the adsorption mechanisms of byproducts related to the oxygen evolution reaction (OER) in anion exchange membrane (AEM) electrolysis, using Co₃O₄ as a typical non-precious metal catalyst. At the same time, efforts were made to develop a comprehensive free energy prediction model for more accurate predictions of OER results.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제5권1호
• /
• pp.8-13
• /
• 2017

본 연구는 $CO_2$를 다량 발생시키는 시멘트의 사용량을 줄이기 위한 일련의 연구로서, 산업부산물인 고로슬래그 미분말을 다량 치환하고 기존 알칼리 자극제를 대체하여 전기분해한 알칼리 수용액을 사용한 하이볼륨 시멘트 경화체의 개발을 위한 기초적인 연구를 수행하였다. 즉, 일반적인 시멘트를 사용한 시험체와 고로슬래그 미분말 40%, 60%에 일반적인 물과 전기분해 알칼리 수용액을 사용한 시험체에 대하여 압축강도, XRD 및 SEM을 측정하였다. 그 결과, 고로슬래그 미분말을 사용하는 경화체에 있어서 알칼리 수용액을 사용할 시 강도가 증가하고 입자 표면에 수화물이 다량 생성되는 결과를 얻었다. 특히, 고로슬래그 미분말을 40% 치환하고 알칼리 수용액을 사용한 경우, 일반적인 시멘트 경화체 보다 높은 압축강도를 발현하였다. 그러나 본 연구는 재령 10일에 한정하여 실시한 연구로서, 고로슬래그 및 전기분해 알칼리 수용액을 사용한 시험체에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2017년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.168.1-168.1
• /
• 2017

화석연료를 대체하기 위한 에너지원으로서 수소에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수전해는 무한 청정한 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 기술로써 대표적으로 알칼리 수전해(alkaline water electrolysis, AWE)와 고분자 전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis, PEMWE)가 있다. 그 중, AWE는 알칼리 분위기에서 물분해 반응이 진행되어 촉매의 부식 위험성이 비교적 낮기 때문에 상대적으로 저렴한 비귀금속 산화물 촉매를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 비귀금속인 Cu, Co를 이용하여 $CuCoO_4$를 합성한 후 산소 발생 촉매 물질로 활용하여 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER)특성을 고찰하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제29권6호
• /
• pp.549-558
• /
• 2018

The overall efficiency depend on the overpotential of the oxygen evolution reaction in alkaline water electrolysis. Therefore, it is necessary to research to reduce the oxygen evolution overpotential of electrodes. In this study, Ni-Zn-Fe electrodes were prepared by electroplating and the surface area was increased by Zn leaching process. Electroplating variables were studied to optimize the plating parameters(electroplating current density, pH value of electroplating solution, Ni/Fe content ratio). Ni-Zn-Fe electrode, which is electroplated in a modified Watts bath, showed 0.294 V of overpotential at $0.1A/cm^2$. That result is better than that of Ni and Ni-Zn plated electrodes. As the electroplating current density of the Ni-Zn-Fe electrode increased, the particle size tended to increase and the overpotential of oxygen evolution reaction decreased. As reducing pH of electroplating solution from 4 to 2, Fe content in electrode and activity of oxygen evolution reaction decreased.

• 전기화학회지
• /
• 제25권2호
• /
• pp.69-80
• /
• 2022

고순도 수소생산을 위한 음이온 교환막 수전해는 양성자 교환막 수전해 시스템에서 사용되는 기존 귀금속 촉매 대신 저렴한 비귀금속 기반 촉매를 사용하여 차세대 녹색 수소 생산 기술로 많은 관심을 받고 있다. 하지만 음이온 교환막 수전해 기술은 개발 초기 단계이기 때문에 음이온 교환막 수전해의 핵심 요소인 음이온 교환막, 이오노머, 전극지지체 및 촉매에 관한 연구 수행이 필요하다. 그 중, 현재 촉매 분야에서 진행되고 있는 연구들은 기개발된 알칼리용 반쪽전지 촉매를 음이온 교환막 시스템에 적용하는 방향의 연구가 진행되고 있으며 적용된 촉매는 낮은 활성도와 내구성의 문제점을 가진다. 이에 본 총설은 알칼리성 매질에서 비귀금속 기반 촉매를 사용하여 산소발생반응 및 수소발생반응을 촉진시킨 촉매 합성 기술을 제시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제41권3호
• /
• pp.276-280
• /
• 2017

본 연구에서는 선박 평형수 처리를 위하여 전기분해 방법을 이용한 살균 효과 및 전해 환원법에 의한 용액 중화에 대해 규명하고자 한다. 전기분해 장치에는 양이온만 선택적으로 통과시키기 위하여 분리막을 설치하였으며, 양극과 음극에는 티타늄 불용성 전극을 사용하였다. 전기분해후 살균처리 효과에 대한 분석은 인큐베이터 안에서 24시간 배양 후 관찰하였다. 전기분해 양극반응의 경우, 각 용액에서 수산기의 발생으로 강한 산성을 나타내었으며, 산화환원전위는 800 ~ 1200 mV까지 증가하였다. 음극반응에서는 pH 9 ~ 12로 알칼리 분위기를 나타내었으며, 산화환원전위는 -900 ~ -750 mV까지 감소하였다. 이를 통하여 양 음극반응을 통하여 선박평형수의 pH 조절이 가능한 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 전기분해에 의해 생성된 차아염소산에 의한 살균 작용과 높은 산화환원전위 환경에서 우수한 살균효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.