Han, Hyeuk Jin;Park, Chong Ook;Hong, Youngkyu;Kim, Jong Suk;Yang, Jeong Woo;Kim, Yoon Seo
센서학회지
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제24권1호
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pp.6-9
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2015
Conventional leak detectors are widely based on helium gas sensors. However, the usage of hydrogen sensors in leak detectors has increased because of the high prices of helium leak detectors and the dearth in the supply of helium gas. In this study, a hydrogen leak detector was developed using solid-state hydrogen sensors. The hydrogen sensors are based on Park-Rapp probes with heterojunctions made by oxygen-ion conducting Yttria-stabilized zirconia and proton-conducting In-doped $CaZrO_3$. The hydrogen sensors were used for determining the potential difference between air and air balanced 5 ppm of $H_2$. Even though the Park-Rapp probe shows an excellent selectivity for hydrogen, the sensitivity of the sensor was low because of the low concentration of hydrogen, and the oxygen on the surface of the sensor. In order to increase the sensitivity of the sensor, the sensors were connected in series by Pt wires to increase the potential difference. The sensors were tested at temperatures ranging from $500-600^{\circ}C$.
For commercialization of hydrogen refuelling station (HRS), we need to reduce the clearance distance for jet fire in the real entities in the HRS. Thus, we revisited the current regulations of clearance distance for jet fire in the law. The law in korea has been set up by replica of japan, not by our own scientific basis. Recently, sandia lab developed Hydrogen Risk Assessment Model (HyRAM) tools and we simulated a series of circumstances such as 10 to 850 bar with several leak hole sizes. In 850 bar with 10 mm diameter hole leak cases, it shows $4,981kW/m^2$ at 12 m separation from leak source and $1,774kW/m^2$ at 17 m separation from leak source. In 850 bar with 1 mm diameter leak hole, it shows $0.102kW/m^2$ at 12 m separation and $0.044kW/m^2$ at 17 m separation. Current law may be acceptable with 1 mm hole size with 850 bar.
수소를 고압으로 압축하여 사용하는 수소충전소는 안전 확보를 위해 설비간의 안전거리를 규정하고 있다. 수소 충전소에서 발생하는 사고 중 대부분의 사고는 누출사고이며, 누출 시 점화로 인해 제트화염이 생성된다. 고압의 수소 누출로 인한 가스 확산 및 제트화염의 해석은 안전거리 설정에 가장 중요한 요소이다. 본 연구에서는 고압의 환경에서 운용되는 수소충전소에서 발생할 수 있는 누출사고를 대비한 안전관리 규정 도출을 위하여 누출원 크기별 누출조건을 모사하고 위험거리 등을 파악하여 향후 안전기준 제정 시 참고자료로 활용하고자 한다.
The experimental results of sodium-water reaction noise measurement in frequency range $1{/sim}200kHz$ are presented. The experiments of noise generation under the condition of sodium test facility, water leak rate $0.01{\sim}1.2g/s$ and temperature of sodium $250{\sim}500^{\circ}C$, were carried out. From theoretical study it is noted that the noise resonant attenuation on hydrogen bubbles in liquid sodium plays the significant role for leak noise spectra formation. Interaction of leak noise and hydrogen bubbles in sodium being accompanied by thermal, emission and viscosity energy dissipation was studied. Acoustic noise spectra were investigated from point of view of water leak detection in sodium/water steam generator. The results of sodium-water reaction noise absorption on hydrogen bubbles in liquid sodium by temperature $250{\sim}500^{\circ}C$ are presented. The theoretical model of noise absorption using the coefficients of attenuation was developed. From calculation the coefficients of attenuation were estimated.
The container package type sealed water electrolysis production system installs mechanical balance of plant and electrical balance of plant as an integrated unit to enable independent operation within the package module. The auxiliary equipment required to operate the water electrolysis system must be integrated to reduce the installation area and shorten the installation time. At this time, as leak risk factors are placed in a dense space, when a hydrogen gas leak accident occurs, it can have a mutual influence on other adjacent facilities, so it contains various risk factors. In this study, when a gas leak occurs in a container packaged water electrolysis system, possible sources of leakage in the system according to the KS C IEC 60079-10-1:2015 and KGS GC101 standards were identified, and the leak rate and leak characteristics were calculated. did. The hazardous area and its range were calculated according to ventilation and dilution characteristics. In order to optimize ventilation characteristics, design of experiment was used to analyze the influence to evaluate the adequacy of ventilation, and overseas ventilation standards were analyzed and compared. In addition, the optimal ventilation structure and characteristics of the container packaged water electrolysis system were presented according to the results of the experimental design method.
This study deals with a basic proposal to prove the safety for the exhausted fittings of the hydrogen fuel cell vehicle. First, this study was approached to numerical analysis solving to close the exact boundary condition (Axial, Bending, Lateral) and the second, this study produced the Lateral movement equipment for the vibration. For the numerical analysis, This study was considered with the exact solution of Lateral movement and the resonance effect for durability sample according to fitting positions. The second, This study was made for special equipment for displacement/gas leak and the frequency because the domestic samples were comparing with foreign fitting and foreign fitting for the hydrogen fuel cell vehicle. The result of this study was satisfied with domestic fittings for the basic reference but it need more test because of other situation for hydrogen fuel cell vehicle.
Recently, hydrogen has gained considerable attention as an eco-friendly fuel, which helps in reducing carbon dioxide content. Specifically, there is a growing interest in vehicles powered by a hydrogen fuel cell, which is spotlighted as an environmental-friendly alternative. A hydrogen transport system, fuel cell system, fuel supply system, power management system, and hydrogen storage system are key parts of a hydrogen fuel cell truck. In this study, a hydrogen storage system is built and analyzed. The expansion length of the storage vessel at maximum operating pressure (87.5 MPa) was calculated with ABAQUS, and then the optimized system was designed and built. The leak and bubble tests were performed on the built storage system. The leakage of the system was measured to be under 5 cc/hr. Hence, it can be used as a research test for the safety evaluation of leading systems of hydrogen fuel-powered commercial vehicles.
Due to the recent public awareness of global warming and sustainable economic growth, there has been a growing interest in alternative clean energy sources. Hydrogen is considered as a clean fuel for the next generation. One of the technical challenges related to the use of hydrogen is safe monitoring of the hydrogen leak during separation, purification and transportation. For detecting various gases, chemiresistor-type gas sensors have been widely studied and used due to their well-established detection scheme and low cost. However, it is known that many of them have the limited sensitivity and slow response time, when used at low temperature conditions. In our work, a sensor based on Schottky barriers at the electrode/sensing material interface showed promising results that can be utilized for developing fast and highly sensitive gas sensors. Our hydrogen sensor was designed and fabricated based on indium oxide (In2O3)-doped tin oxide (SnO2) semiconductor nanoparticles with platinum (Pt) nanoclusters in combination with interdigitated electrodes. The sensor showed the sensitivity as high as $10^7%$ (Rair/Rgas) and the detection limit as low as 30 ppm. The sensor characteristics could be obtained via optimized materials synthesis route and sensor electrode design. Not only the contribution of electrical resistance from the film itself but also the interfacial effect was identified as an important factor that contribute significantly to the overall sensor characteristics. This promises the applicability of the developed sensor for monitoring hydrogen leak at room temperature.
The development of hydrogen vehicles has been actively progressed in the developed countries such as U. S., Japan and Germany. The most important technology of using hydrogen fuel is to develope a compatible storage tank with respect to the fossil fuel tank. Among many storage methods, the liquid hydrogen is the most desirable state because of the lowest volume and weight. The metal hydride tank is too heavy and the compressed hydrogen tank is too bulky. Because of these reasons, it is the principal purpose to analyze the theoretical heat transfer for designing and manufacturing an actual $LH_2$ tank. The insulation methods of the room between inner and outer vessel are non-vacuum, vacuum, vacuum with MLI(Multi-Layer Insulation). According to the results of the numerically calculated heat leak through the walls of the $LH_2$ tank, the vacuum insulated tank has 20 times and the MLI tank has 5616 times less heat leak than the non-vacuum tank.
Hazardous area classification design is required to reduce the explosion risk in process plants. Among the international design guidelines, only IEC 60079-10-1 proposes a new type of zone, namely zone 2 NE, to prevent explosion hazards. We studied how to meet the zone 2 NE grade for a facility handling hydrogen gas, which is considered as most dangerous among explosive gases. Zone 2 NE can be achieved considering the grade of release, as well as the availability and effectiveness of ventilation, which are factors indicative of the facility condition and its surroundings. In the present study, we demonstrate that zone 2 NE can be achieved when the degree of ventilation is high by accessing temperature, pressure, and size of leak hole. The release characteristic can be derived by substituting the process condition of the hydrogen gas facility. The equations are summarized considering relation of the operating temperature, operating pressure, and size of leak hole. Through this relationship, the non-hazardous condition can be realized from the perspective of inherent safety by the combination of each parameter before the initial design of the hydrogen gas facility.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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