• 제목/요약/키워드: Hydrogen filling

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고압 충전 시 수소 저장 탱크의 온도 변화 및 충전량에 관한 해석 (An Analysis on the Temperature Changes and the Amount of Charging of Hydrogen in the Hydrogen Storage Tanks During High-Pressure Filling)

  • 이길강;이길초;명노석;박경우;장선준;권정태
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제32권3호
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    • pp.163-171
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    • 2021
  • Securing energy sources is a key element essential to economic and industrial development in modern society, and research on renewable energy and hydrogen energy is now actively carried out. This research was conducted through experiments and analytical methods on the hydrogen filling process in the hydrogen storage tank of the hydrogen charging station. When low-temperature, high-pressure hydrogen was injected into a high-pressure tanks where hydrogen is charged, the theoretical method was used to analyze the changes in temperature and pressure inside the high-pressure tanks, the amount of hydrogen charge, and the charging time. The analysis was conducted in the initial vacuum state, called the First Cycle, and when the residual pressure was present inside the tanks, called the Second Cycle. As a result of the analysis, the highest temperature inside the tanks in the First Cycle of the high-pressure tank increased to 442.11 K, the temperature measured through the experiment was 441.77 K, the Second Cycle increased to 397.12 K, and the temperature measured through the experiment was 398 K. The results obtained through experimentation and analysis differ within ±1%. The results of this study will be useful for future hydrogen energy research and hydrogen charging station.

액체수소 충전 비율에 따른 액체수소 연료탱크의 내부 압력 거동 비교 (Comparison of the Internal Pressure Behavior of Liquid Hydrogen Fuel Tanks Depending on the Liquid Hydrogen Filling Ratio)

  • 최동국;이수용
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.8-16
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    • 2024
  • 수소는 매우 낮은 밀도를 갖기 때문에 화석연료와 동일한 수준의 에너지량을 저장하기 위해서는 기존과 다른 저장방식이 요구된다. 수소의 밀도를 높이는 방법으로는 수소를 액화하여 저장하는 방법이 있다. 하지만, 수소의 액화온도는 -252 ℃의 극저온이기 때문에 외부 열 유입에 의해 쉽게 기화된다. 액체수소가 기화되면 탱크 내부의 압력이 증가되는 자가증압 현상을 발생하므로, 탱크 설계 시 이 상승하는 압력을 잘 예측해야 한다. 따라서, 본 논문에서는 극저온 액체수소 연료탱크의 액체수소 충전 비율에 따른 내부 압력을 예측하였다. 탱크 내부의 압력 상승을 예측하기 위하여 1차원 열역학적 모델을 적용하였다. 열전달 모델은 열 유입, 액체수소의 기화, 연료 배출에 현상이 고려되었다. 최종적으로 연료탱크 내의 액체수소의 충전 비율에 따라 압력 상승 거동과 최대 상승 압력에 큰 차이가 있음을 확인하였다.

연료전지자동차용 초경량 복합재료 탱크의 수소 충전 특성 연구 (Study of the Characteristics of Hydrogen-Gas Filling Process of Ultra-Light Composite Tanks for Fuel-Cell Vehicles)

  • 유계형;김종열;이택수;이중희
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제35권7호
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    • pp.813-819
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    • 2011
  • 본 연구에서는 연료전지자동차의 초경량 복합재료 수소 탱크에 대한 수소 충전 특성을 파악하고, 충전 조건에 따른 수소 탱크의 안전성을 확인하기 위해 플라스틱 라이너를 사용하는 Type 4 수소 탱크와 알루미늄 라이너를 사용하는 Type 3 수소 탱크에 대해 수소 충전 시, 수소 탱크 내부의 가스 온도 및 압력 변화, 라이너 및 복합재료 층의 온도 변화 등을 측정하여 그 특성을 고찰하였다. 그 결과 충전 속도가 증가함에 따라 탱크 내부 가스의 온도가 증가하였고, 탱크 내부 가스의 온도 분포가 다르게 나타났다.

캐스케이드 시스템 기반 수소 충전소를 이용한 대형 수소 연료 전지 차량 연속 충전 분석 (Analysis of Back-to-back Refueling for Heavy Duty Hydrogen Fuel Cell Vehicles Using Hydrogen Refueling Stations Based on Cascade System)

  • 심규석;박병흥
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제35권3호
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    • pp.300-309
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    • 2024
  • Hydrogen utilization in the transportation sector, which relies on fossil fuels, can significantly reduce greenhouse gas by using to hydrogen fuel cell vehicles, and its adoption depends performance of hydrogen refueling station. The present study developed a model to simulate the back-to-back filling process of heavy duty hydrogen fuel cell vehicles at hydrogen refueling stations using a cascade method. And its quantitatively evaluated hydrogen refueling station performance by simulating various mass flow rates and storage tank capacity combinations, analyzing vehicle state of charge (SOC) of vehicles. In the cascade refueling system, the capacity of the high-pressure storage tank was found to have the greatest impact on the reduction of filling time and improvement of efficiency.

다공성 스테인리스 강 지지체의 표면개질에 따른 팔라듐-은 합금 수소 분리막의 수소 투과 선택도의 변화 (Effect of Surface Modification of the Porous Stainless Steel Support on Hydrogen Perm-selectivity of the Pd-Ag Alloy Hydrogen Separation Membranes)

  • 김낙천;김세홍;이진범;김현희;양지혜;김동원
    • 한국표면공학회지
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    • 제49권3호
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    • pp.286-300
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    • 2016
  • Pd-Ag alloy membranes have attracted a great deal of attention for their use in hydrogen purification and separation due to their high theoretical permeability, infinite selectivity and chemical compatibility with hydro-carbon containing gas streams. For commercial application, Pd-based membranes for hydrogen purification and separation need not only a high perm-selectivity but also a stable long-term durability. However, it has been difficult to fabricate thin, dense Pd-Ag alloy membranes on a porous stainless steel metal support with surface pores free and a stable diffusion barrier for preventing metallic diffusion from the porous stainless steel support. In this study, thin Pd-Ag alloy membranes were prepared by advanced Pd/Ag/Pd/Ag/Pd multi-layer sputter deposition on the modified porous stainless steel support using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling and micro-polishing surface treatment, and following Ag up-filling heat treatment. Because the modified Pd-Ag alloy membranes using rough polishing/$ZrO_2$ powder filling method demonstrate high hydrogen permeability as well as diffusion barrier efficiency, it leads to the performance improvement in hydrogen perm-selectivity. Our membranes, therefore, are expected to be applicable to industrial fields for hydrogen purification and separation owing to enhanced functionality, durability and metal support/Pd alloy film integration.

One-Bank 방식의 수소충전장치에 대한 정성적 안전성 평가 (Safety Assessment for Hydrogen Gas Filling Facilities(One-Bank))

  • 이광원;김태훈
    • 대한안전경영과학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.95-100
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    • 2012
  • This study is about the qualitative safety assessment for hydrogen gas filling facilities in Korea operating with one-bank type. The purpose of this safety assessment is about the development of components for design, fabrication, assembly, operability of dispenser and systems of the safety. For the qualitative safety assessment method, the study used FMEA(failure mode & effect analysis) and HAZOP(hazard & operability). This study evaluated the safety through FMEA and HAZOP then by referring to P&ID and PFD of hydrogen dispenser, thereby examining the dangerousness of the equipments, defects of the structure and problems of the operation.

케스케이드 방식 압축시스템 기반의 수소충전소에 대한 정성적 위험성평가 (Consequence Analysis of Hydrogen Filling Stations based on Cascade Compressing Systems)

  • 안병준;임종국
    • 한국가스학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.13-21
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    • 2021
  • 최근 수소자동차 보급의 확대로 수소충전소의 설치가 점차 확대될 예정이다. 본 연구에서는 수소충전소의 최악의 상황을 가정한 시나리오를 기반으로 피해규모를 예측하고 보다 안전한 설계형태를 제안하고자 한다. 피해규모 예측 방법은 전산유체역학(CFD)을 이용한 Flacs solver를 사용하였으며 이전 연구자의 실험 결과와 비교하여 정확성을 검증하였다. 피해규모 예측은 수소누출과 폭발에 대해서 실시하였으며, 예측 대상은 실측치를 기반으로 한 KR model로 하였다. 그리고 비교검토 모델로는 천정이 없는 형태인 Roofless model을 선정하였다. 두 모델에 대하여 분석한 결과 KR model에서는 내부가 60 vol% 이상까지 수소가스가 누적·체류되는 현상을 확인 할 수 있었던 반면, Roofless model의 경우에는 누출 후 벽면을 타고 충전소 외부로 방출·확산되는 현상을 확인 할 수 있었다. 결론적으로 국내에 표준모델로 보급·확산되고 있는 수소충전소 모델보다는 천정이 없는 수소 충전소 형태가 안전상 유리한 것으로 검토되었다.

The effect of plamsa treatment on superconformal copper gap-fill

  • 문학기;김선일;박영록;이내응
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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    • pp.249-249
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    • 2010
  • The effect of forming a passivation layer was investigated in superconformal Cu gap-filling of the nano-scale trench with atomic-layer deposited (ALD)-Ru glue layer. It was discovered that the nucleation and growth of Cu during metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) were affected by hydrogen plasma treatments. Specifically, as the plasma pretreatment time increased, Cu nucleation was suppressed proportionally. XPS and Thermal Desorption Spectroscopy indicated that hydrogen atoms passivate the Ru surface, which leads to suppression of Cu nucleation owing to prevention of adsorption of Cu precursor molecules. For gap-fill property, sub 60-nm ALD Ru trenches without the plasma pretreatment was blocked by overgrown Cu after the Cu deposition. With the plasma pretreatment, superconformal gap filling of the nano-scale trenches was achieved due to the suppression of Cu nucleation near the entrances of the trenches. Even the plasma pretreatment with bottom bias leads to the superconformal gap-filling.

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고압탱크에서 수소가스의 압축성 인자에 관한 이론적 연구 (A Theoretical Study on the Compressibility Factor of Hydrogen Gas in the High Pressure Tank)

  • 이길강;허항;이길초;권정태
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제34권2호
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    • pp.162-168
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    • 2023
  • The fast refueling process of compressed hydrogen has an important impact on the filling efficiency and safety. With the development and use of hydrogen energy, the demand for precision measurement of filling hydrogen thermodynamic parameters is also increasing. In this paper, the compressibility factor calculation model of high-pressure hydrogen gas was studied, and the basic equation of state and thermo-physical parameters were calculated. The hydrogen density data provided by the National Institute of Standards and Technology was compared with the calculation results of each model. Results show that at a pressure of 0.1-100 MPa and a temperature of 233-363 K, the calculation accuracy of the Zheng-Li equation of state was less than 0.5%. In the range of 0.1-70 MPa, the accuracy of Redich-Kwong equation is less than 3%. The hydrogen pressure more influences on the compressibility factor than the hydrogen temperature does. Using the Zheng-Li equation of state to calculate the compressibility factor of on-board high pressure hydrogen can obtain high accuracy.

수소충전소 튜브트레일러 누출에 따른 위험성평가 (Risk Assessment of Tube Trailer Leaks at Hydrogen Charging Station)

  • 박우일;윤진희;강승규
    • 한국가스학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.57-62
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    • 2021
  • 본 연구는 국제공동 연구로 개발 된 HyKoRAM 프로그램을 이용하여 저장설비(튜브트레일러)의 누출 시 위험성평가를 진행하였다. 수소충전소 내의 고압가스설비는 크게 4가지로 저장설비(튜브트레일러), 처리설비(압축기), 압축가스설비, 충전설비(디스펜서)로 분류된다. 그 중 저장설비인 튜브트레일러의 설계 사양, 주변 환경 조건 등을 반영하여 기존에 발생된 사고 및 잠재적 사고 위험 사고 시나리오를 구성하였다. 이를 통해, 수소충전소 저장 설비의 위험을 확인하고 수소충전소 안전성 향상을 위한 대책을 제안한다.