Energy consumption is increased by rapid industrialization. As a result, climate change is accelerating due to the increase in CO2 concentration in the atmosphere. Therefore, a shift in the energy paradigm is required. Hydrogen is in the spotlight as a part of that. Currently 95% of hydrogen is fossil fuel-based reforming hydrogen which is accompanied by CO2 emissions. This is called gray hydrogen, if the CO2 is captured and emission of CO2 is reduced, it can be converted into blue hydrogen. There are 3 technologies to capture CO2: absorption, adsorption and membrane technology. In order to select CO2 capture technology, the analysis of the exhaust gas should be carried out. The concentration of CO2 in the flue gas from the hydrogen production process is higher than 20%if water is removed as well as the emission scale is classified as small and medium. So, the application of the membrane technology is more advantageous than the absorption. In addition, if LNG cold energy can be used for low temperature CO2 capture system, the CO2/N2 selectivity of the membrane is higher than room temperature CO2 capture and enabling an efficient CO2 capture process. In this study, we will analyze the flue gas from hydrogen production process and discuss suitable CO2 capture technology for it.
Thu Thuy Thai;Anh Truc Trinh;Thi Thanh Tam Pham;Hoan Nguyen Xuan
Corrosion Science and Technology
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v.22
no.2
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pp.90-98
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2023
In this study, cobalt oxide (Co3O4) and cobalt-doped magnetite (CoFe2O4) nanoparticles were synthesized by a hydrothermal method. They were then used as corrosion inhibitors for corrosion protection of AA2024-T3 aluminum alloys. These obtained nanoparticles were characterized by x-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy, and Zeta potential measurements. Corrosion inhibition activities of Co3O4 and CoFe2O4 nanoparticles were determined by performing electrochemical measurements for bare AA2024-T3 aluminum alloys in 0.05 M NaCl + 0.1 M Na2SO4 solution containing Co3O4 or CoFe2O4 nanoparticles. Corrosion protection for AA2024-T3 aluminum alloys by a water-based epoxy with or without the synthesized Co3O4 or CoFe2O4 nanoparticles was investigated by electrochemical impedance spectroscopy during immersion in 0.1 M NaCl solution. The corrosion protection of epoxy coating deposited on the AA2024-T3 surface was improved by incorporating Co3O4 or CoFe2O4 nanoparticles in the coating. The corrosion protection performance of the epoxy coating containing CoFe2O4 was higher than that of the epoxy coating containing Co3O4.
In this study, a mixed matrix membrane was prepared by varying the contents of PEI-GO@ZIF-8 synthesized in PEBAX 2533, and the permeation characteristics of N2 and CO2 were studied. The N2 permeability of the PEBAX/PEIGO@ZIF-8 mixed matrix membrane decreased as the PEI-GO@ZIF-8 content increased, and the CO2 permeability showed different trends depending on the PEI-GO@ZIF-8 content. The CO2 permeability increased in pure PEBAX membrane up to PEBAX/PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt%, but decreased at the subsequent content. The PEI-GO@ZIF-8 0.1 wt% mixed matrix membrane had a CO2 permeability of 221.9 Barrer and a CO2/N2 selectivity of 60.0, showing the highest permeation properties with improved CO2 permeability and CO2/N2 selectivity among the prepared mixed matrix membrane and we obtained a result that reached the Robeson upper-bound. This is due to the -COOH, -O-, and -OH functional groups of GO and the amine group bonded to PEI, which interact friendly with CO2, and the effect of ZIF-8, which causes gate-opening for CO2 while the fillers are evenly dispersed in PEBAX.
Lee, Seung Hwan;Kim, Min Kwang;Jeong, Byeong Jun;Zhuang, Xuelong;Park, Jung Hoon
Membrane Journal
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v.30
no.4
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pp.269-275
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2020
In this study, CO2 separation experiment was performed on a CH4/CO2 mixed gas using a ceramic hollow fiber membrane contactor (HFMC). In order to fabricate high-performance HFMC, experiments were conducted to manufacture high-permeability hollow fiber membranes, and the prepared hollow fiber membranes were evaluated through N2 gas permeation experiments. HFMC for CH4/CO2 mixed gas separation was manufactured using the manufactured high-permeability hollow fiber membrane. In the experiment, mixed gas of CH4/CO2 (34.5% CO2, CH4 balance) and monoetanolamine (MEA) was used, and the effect of CO2 removal efficiency on the flow rate of the absorbent was evaluated. The CO2 removal efficiency increased as the liquid flow rate increased, and the CO2 absorption flux also increased with the liquid flow rate.
Park, Jinyoung;Sung, Ki-Sung;Yu, Soonyoung;Chae, Gitak;Lee, Sein;Yum, Byoung-Woo;Park, Kwon Gyu;Kim, Jeong-Chan
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.21
no.1
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pp.49-60
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2016
Distribution and behavior of baseline soil CO2 were investigated in a candidate geologic CO2 storage site in Pohang, with measuring CO2 concentrations and carbon isotopes in the vadose zone as well as CO2 fluxes and concentrations through ground surface. This investigation aimed to assess the baseline CO2 levels and to build the CO2 monitoring system before injecting CO2. The gas in the vadose zone was collected using a peristaltic pump from the depth of 60 cm below ground surface, and stored at gas bags. Then the gas components (CO2, O2, N2, CH4) and δ13CCO2 were analyzed using GC and CRDS (cavity ringdown spectroscopy) respectively in laboratory. CO2 fluxes and CO2 concentrations through ground surface were measured using Li-COR in field. In result, the median of the CO2 concentrations in the vadose zone was about 3,000 ppm, and the δ13CCO2 were in the wide range between −36.9‰ and −10.6‰. The results imply that the fate of CO2 in the vadose zone was affected by soil property and vegetations. CO2 in sandy or loamy soils originated from the respiration of microorganisms and the decomposition of C3 plants. In gravel areas, the CO2 concentrations decreased while the δ13CCO2 increased because of the mixing with the atmospheric gas. In addition, the relation between O2 and CO2, N2, and the relation between N2/O2 and CO2 implied that the gases in the vadose zone dissolved in the infiltrating precipitation or the soil moisture. The median CO2 flux through ground surface was 2.9 g/m2/d which is lower than the reported soil CO2 fluxes in areas with temperate climates. CO2 fluxes measured in sandy and loamy soil areas were higher (median 5.2 g/m2/d) than those in gravel areas (2.6 g/m2/d). The relationships between CO2 fluxes and concentrations suggested that the transport of CO2 from the vadose zone to ground surface was dominated by diffusion in the study area. In gravel areas, the mixing with atmospheric gases was significant. Based on this study result, a soil monitoring procedure has been established for a candidate geologic CO2 storage site. Also, this study result provides ideas for innovating soil monitoring technologies.
This paper is the continuation of our previous paper, which we refer to as numerical analysis of phase behavior and flow properties in an injection tubing during gas phase CO2 injection. Our study in this paper show the results during supercritcal CO2 injection under the same project. Geological CO2 storage technology is one of the most effective method to decrease climate change due to high injectivity and storage capacity and economics. A demonstration-scale CO2 storage project was performed in a deep aquifer in the Pohang basin, Korea for a technological development in a large-scale CO2 storage project. A problem to consider in the early stage design of the project was to analyze CO2 phase change and flow characteristics during CO2 injection. To solve this problem, injection conditions were decided by calculating injection rate, pressure, temperature, and thermodynamic properties. For this research, we simulated and numerically analyzed CO2 phase change from liquid to supercritical phase and flow characteristics in injection tubing using OLGA program. Our results provide discharge pressure and temperature conditions of CO2 injection combined with a pressure of an aquifer.
Two types of sodium cobalt pyrophosphates, triclinic Na3.12Co2.44(P2O7)2 and orthorhombic Na2CoP2O7, are compared as high-voltage cathode materials for Na-ion batteries. Na2CoP2O7 shows no electrochemical activity, delivering negligible capacity. In contrast, Na3.12Co2.44(P2O7)2 exhibits good electrochemical performance, such as high redox potential at ca. 4.3 V (vs. Na/Na+) and stable capacity retention over 50 cycles, although Na3.12Co2.44(P2O7)2 delivered approximately 40 mA h g-1. This is attributed to the fact that Na2CoP2O7 (~3.1 Å) has smaller diffusion channel size than Na3.12Co2.44(P2O7)2 (~4.2 Å). Moreover, the electrochemical performance of Na3.12Co2.44(P2O7)2 is examined using Na cells and Li cells. The overpotential of Na cells is smaller than that of Li cells. This is due to the fact that Na3.12Co2.44(P2O7)2 has a smaller charge transfer resistance and higher diffusivity for Na+ ions than Li+ ions. This implies that the large channel size of Na3.12Co2.44(P2O7)2 is more appropriate for Na+ ions than Li+ ions. Therefore, Na3.12Co2.44(P2O7)2 is considered a promising high-voltage cathode material for Na-ion batteries, if new electrolytes, which are stable above 4.5 V vs. Na/Na+, are introduced.
Soil(vadose zone) gas compositions were measured for about 3 days to suggest a method for monitoring and interpreting soil gas data collected around wells from which methane(CH4) is outflowing. The vadose zone gas samples were collected within 1 m around two test wells(TB2 and TB3) at Pohang and analyzed for CO2, CH4, N2 and O2 concentrations in situ. CO2 flux was measured beside TB2. In addition, gas samples from well head in TB2 and atmospheric air samples were collected for comparison. Carbon isotopes of CO2(δ13CCO2) of samples collected on the last day of the study period were analyzed in the laboratory. The two test wells (TB2 and 3) were 12.7 m apart and only TB3 was cemented to the surface. According to the bio-geochemical process-based interpretation, the relationships between CO2 and O2, N2, and N2/O2 of vadose zone gas were plotted between the lines of CH4 oxidation and CO2 dissolution. In addition, the CH4 concentrations of gas samples from the wellhead of the uncemented well (TB2) were 5.2 times higher than the atmospheric CH4 concentration. High CO2 concentrations (average 1.148%) of vadose zone gas around TB2 seemed to be attributed to the oxidation of CH4. On the other hand, the vadose zone CO2 around the cemented well(TB3) showed a relatively low concentration(0.136%). This difference indicates that the vadose zone gas(including CO2) around the CH4 outflowing well were strongly affected by well completion(cementing). This study result can be used to establish strategies for environmental monitoring of soil around natural gas sites, and can be used to monitor leakage around injection and observation wells for CO2 geological storage. In addition, the method of this study is useful for soil monitoring in natural gas storage and oil-contaminated sites.
Through the crystal alignment research based on the magnetic properties of LiNixMnyCo1-(x+y)O2 such as magnetic susceptibility and related anisotropy, a crystal aligned LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode is obtained, in which the (00l) plane is frequently oriented perpendicular to the surface of a current collector. The crystal aligned LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode steadily exhibits low electrode polarization properties during the charge/discharge process in a lithium-ion battery, thus affording an improved capacity compared to a pristine LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode. The aligned LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode may have an appropriate structural nature for fast lithium-ion transport due to the oriented (00l) plane, and thus it contributes to enhancing the battery performance. This enhancement is analyzed in terms of various electrochemical theories and experiment results; thus, it is verified to occur because of the considerably fast lithium-ion transport in the aligned LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 electrode.
In order to extend shelf life for rockfish fillets by modified atmosphere packaging (MAP), different package atmospheres were compared in the product quality preservation. Firstly, CO2 solubility was measured at 0, 5, 10, and 15℃ to be incorporated into the mathematical model to predict the volume and CO2 concentration of the package at expected storage temperature. The CO2 solubility given in Henry's constant decreased with temperature to be fitted with a linear equation. Then air packaging as control and four MAP conditions of 100 g fillets were prepared and stored for duration of 5 days at 10℃ to compare them in the quality preservation effect. Four MAP conditions employed were CO2(60):O2(30):N2(10), CO2(60):O2(0):N2(40), CO2(30):O2(30):N2(40) andCO2(30):O2(0):N2(70). MAP conditions with high CO2 concentration inhibited total aerobic bacteria, and the conditions containing O2 led to low TVB-N. MAP of CO2(60):O2(30):N2(10) was found to be the best condition for rockfish fillet preservation considering total aerobic bacteria growth and nitrogenous volatiles production.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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