• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.720-722
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• 2009

This work is mainly focused at developing the hydrogen production unit with the capacity of 20 $Nm^3/h$ of high purity hydrogen. At present steam reforming of natural gas is the preferable method to produce hydrogen at the point of production cost. The developed hydrogen production unit composed of natural gas reformer and pressure swing adsorption system. To improve the thermal efficiency of steam reforming reactor, the internal heat recuperating structure was adopted. The heat contained in reformed gas which comes out of the catalytic beds recovered by reaction feed stream. These features of design reduce the fuel consumption into burner and the heat duty of external heat exchangers, such as feed pre-heater and steam generator. The production rate of natural gas reformer was 41.7 $Nm^3/h$ as a dryreformate basis. The composition of PSA feed gas was $H_2$ 78.26%, $CO_2$ 18.49%, CO 1.43% and $CH_4$ 1.85%. The integrated production unit can produce 21.1 $Nm^3/h$ of high-purity hydrogen (99.997%). The hydrogen production efficiency of the developed unit was more than 58% as an LHV basis.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제49권7호
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• pp.388-393
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• 2000

Hydrogen-sensing behaviors of Pd- and Pt-SiC Schottky diodes, fabricated on the same SiC substrate, have been systematically compared and analyzed as a function of hydrogen concentration and temperature by I-V and$\DeltaI-t$ methods under steady-state and transient conditions. The effects of hydrogen adsorption on the device parameters such as the barrier height are investigated. The significant differences in their hydrogen sensing characteristics have been examined in terms of sensitivity limit, linearity of response, response rate, and response time. For the investigated temperature range, Pd-SiC Schottky diode shows better performance for H2 detection than Pt-SiC Schottky diode under the same testing conditions. The physical and chemical mechanisms responsible for hydrogen detection are discussed. Analysis of the steady-state reaction kinetics using I-V method confirmed that the atomistic hydrogen process is responsible for the barrier height change in the diodes.

• 청정기술
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• 제29권3호
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• pp.217-226
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• 2023

본 연구에서는 grand canonical 몬테카를로 전산모사 방법을 이용하여 정사각형 배열을 가지는 단일벽나노튜브에서 나노튜브의 직경과 가장 가까운 튜브들 사이의 거리의 함수로써 수소의 흡착특성을 연구하였다. 그리고 동일한 직경과 간격을 가지는 삼각형 배열을 이용하여 기하학에 대한 영향도 연구하였다. 수소-탄소 그리고 수소-수소의 인력은 단거리 인력의 경우 Lennard-Jones 포텐셜을 사용하였고, 수소-수소의 경우는 정전기적 인력을 저온에서의 양자효과를 고려하기 위해 추가하였다. 194.5 K에서 큰 직경을 가지는 단일벽나노튜브의 경우 Type I과 넓은 간격을 가지는 나노튜브의 경우 흡착과 탈착과정에서 Type IV의 흡착 등온선이 관찰되었다. 200 bar에서 단일벽나노튜브의 중량 수소저장 능력은 미국 에너지부의 목표치에 도달하거나 초과하였다. 그러나 부피 수소저장 능력은 목표치의 약 70%에 해당하였다. 77 K에서는 단일층 형성과 이후 응축 단계가 따르는 두 단계의 흡착이 관찰되었다. 수소는 나노튜브의 내부 표면, 외부 표면, 관 내부의 공간 그리고 나노튜브 다발 사이의 틈새 채널의 순서로 흡착하였다. 1 bar 이하에서도 여러 가지 직경과 간격을 가지는 탄소나노튜브는 중량 그리고 부피 저장 능력이 모두 목표치를 초과하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권6호
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• pp.784-791
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• 2018

다양한 합성조건에서 UiO-66 입자를 합성하여 수소정제용 이산화탄소 흡착량에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 통계학적 실험계획법을 이용하여 실험계획을 세우고 도출된 결과를 이용하여 분석하였다. 합성시간, 온도 및 아세트산의 용량이 증가할 수록 UiO-66입자의 결정도가 증가하였다. 특히 아세트산의 용량이 입자의 결정도를 결정하는데 중요한 인자로 확인되었다. 질소흡착법으로 측정한 입자의 비표면적의 경우도 유사한 경향을 보였다. 실험계획법 중 일반요인분석을 이용하여 주요 인자에 대한 주효과도 및 교호작용을 분석하였다. 또한 비선형 회귀법을 이용하여 이산화탄소 흡착량을 예측하였고, 모든 범위에서 대하여 흡착성능을 표면도와 등고선도를 통해 제시하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.485-489
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• 2019

Hydrogen is known to be a clean fuel which does not generate a green house gas during the combustion. However, about 8 kg of carbon dioxide is generated during the course of producing 1 kg of hydrogen through reforming, water gas shift reaction and pressure swing adsorption in order to obtain a high purity hydrogen over 99.999% by volume. In this work, carbon dioxide generation is estimated according to four kinds of natural gas compositions supplied by Korea Gas Corporation and regarding natural gas as pure methane. For the simulation of the modeling, PRO/II with PROVISION V10.2 at AVEVA was utilized and Peng-Robinson equation of state with Twu's alpha function was selected.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제7권3호
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• pp.185-189
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• 2016

The coupled channel method via the Local Reflection (LORE) matrix is employed to investigate the quantum mechanical behavior of the sticking or adsorption and desorption of hydrogen (H) atom on bilayer graphene via the armchair edge. The sticking and desorption probabilities of H are calculated and are plotted against the initial translational energy of H. The sticking probability plot shows a barrierless reaction indicating that hydrogen is easily adsorbed on the armchair edge of graphene. The desorption probability plot, however, shows that desorption of H from the graphene sheets is an activated process with a barrier height of 4.19 eV suggesting that a strong bond exists between the adsorbed H atom and the edge carbon atom. Thus, temperatures higher than the operating temperatures (300 - 1500 K) of conventional fuel cells are necessary to release the adsorbed H atom from the armchair edge of graphene.

• Applied Science and Convergence Technology
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• 제23권5호
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• pp.201-210
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• 2014

The influence of electron irradiation and hydrogen adsorption on the electronic structure of the $SrTiO_3$ (001) surface was investigated by ultraviolet photoemission spectroscopy (UPS). Upon electron irradiation of the surface, UPS revealed an electronic state within the band gap (in-gap state: IGS) with the surface kept at $1{\times}1$. This is considered to originate from oxygen vacancies at the topmost surface formed by electron-stimulated desorption of oxygen. Electron irradiation also caused a downward shift of the valence band maximum indicating downward band-bending and formation of a conductive layer on the surface. With oxygen dosage on the electron-irradiated surface, on the other hand, the IGS intensity was decreased along with upward band-bending, which points to disappearance of the conductive layer. The results indicate that electron irradiation and oxygen dosage allow us to control the surface electronic structure between semiconducting (nearly-vacancy free: NVF) and metallic (oxygen de cient: OD) regimes by changing the density of the oxygen vacancy. When the NVF surface was exposed to atomic hydrogen, in-gap states were induced along with downward band bending. The hydrogen saturation coverage was evaluated to be $3.1{\pm}0.8{\times}10^{14}cm^{-2}$ with nuclear reaction analysis. From the IGS intensity and H coverage, we argue that H is positively charged as $H^{{\sim}0:3+}$ on the NVF surface. On the OD surface, on the other hand, the IGS intensity due to oxygen vacancies was found to decrease to half the initial value with molecular hydrogen dosage. H is expected to be negatively charged as $H^-$ on the OD surface by occupying the oxygen vacancy site.

• 한국가스학회지
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• 제26권1호
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• pp.7-19
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• 2022

일반적으로 수소의 정제는 화학적, 물리적인 방법을 통해 수행한다. 여러 종류의 정제방법 중 현재는 정제 용량 및 경제성이 가장 우수한 PSA(Pressure Swing Adsorption)를 이용한 정제방법이 가장 널리 사용되고 있다. 국내도 대부분 PSA를 이용하여 자동차 및 발전용 수소 연료전지 등에 사용하는 수소를 정제하고 있다. 기존 석유화학 단지중심의 부생수소는 운송 등의 어려움이 있다. 정부는 도시가스 공급망과 연계하여 소비지에서 직접 수소를 생산하는 수소추출기 설치 계획하고 있으며, 기업들도 이와 관련된 연구 및 실증 설비를 속속 설치하고 있는 실정이다. 유럽 등은 최근 PSA와 관련된 안전기준을 마련하여 시공 및 운영단계에서 체계적인 안전관리를 위한 노력을 기울이고 있으나, 국내는 PSA와 관련된 안전기준 마련이 아직까지는 미흡하다. 본 연구에서는 기존 PSA를 운영하고 있는 회사의 설문 및 위험성평가를 통해 기존설비의 문제점을 파악하고, 국외 기술기준에 이를 포함한 국내 기술기준을 작성하여 신규설치 및 기존 운영되고 있는 PSA시스템의 안전을 도모하고자 한다.

• Carbon letters
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• 제12권3호
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• pp.171-176
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• 2011

Polyacrylonitrile-based carbon nanofibers (CNFs) containing Ti and Mn were prepared by electrospinning. The effect of metal content on the hydrogen storage capacity of the nanofibers was evaluated. The nanofibers containing Ti and Mn exhibited maximum hydrogen adsorption capacities of 1.6 and 1.1 wt%, respectively, at 303 K and 9 MPa. Toward the development of an improved hydrogen storage system, the optimum conditions for the production of metalized CNFs were investigated by characterizing the specific surface areas, pore volumes, sizes, and shapes of the fibers. According to the results of Brunauer-Emmett-Teller analysis, the activation of the CNFs using potassium hydroxide resulted in a large pore volume and specific surface area in the samples. This is attributable to the optimized pore structure of the metal-containing polyacrylonitrile-based electrospun CNFs, which may provide better sites for hydrogen adsorption than do current adsorbates.

• 센서학회지
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• 제8권6호
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• pp.448-453
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• 1999

Pd-SiC 쇼트키 다이오드를 이용한 수소 가스 센서를 개발하였다. Pd-SiC 쇼트키 다이오드의 수소 가스 감지특성을 I-V 및 ${\Delta}I$-t 분석을 통하여 수소 농도와 온도 함수로서 분석하였다. 또한, 수소 흡착에 의한 Pd-SiC 쇼트키 다이오드의 장벽 높이의 변화를 조사하였다. 수소 원자의 흡착이 다이오드의 장벽 높이의 변화와 관계되는 것을 I-V 분석을 이용하여 정상 상태에서의 가스 반응 속도론에 의하여 확인하였다.