Global sustainable energy needs and carbon neutrality goals make hydrogen a key future energy source. South Korea and Japan lead with proactive hydrogen policies, including South Korea's Hydrogen Law and Japan's strategy updates aiming for a hydrogen-centric society by 2050. A notable advance is the solar thermal chemical water-splitting cycle for green hydrogen production, spotlighted by Korea Institute of Energy Research (KIER) and Niigata University's joint initiative. This method uses solar energy to split water into hydrogen and oxygen, offering a carbon-neutral hydrogen production route. The study focuses on international collaboration in solar energy for thermochemical water-splitting and E-fuel production, highlighting breakthroughs in catalyst and reactor design to enhance solar thermal technology's commercial viability for sustainable fuel production. Collaborations, like ARENA in Australia, target global carbon emission reduction and energy system sustainability, contributing to a cleaner, sustainable energy future.
In this study, economic analysis program was developed for economic evaluation of hydrogen production, storage/delivery, and utilization technologies as well as overseas import of hydrogen. Economic analysis program can be used for the estimation of the levelized cost of hydrogen for hydrogen supply chain technologies. This program include five hydrogen production technology on steam methane reforming and water electrolysis, two hydrogen storage technologies (high compressed gas and liquid hydrogen storage), three hydrogen delivery technologies (compressed gas delivery using tube trailer, liquid hydrogen, and pipeline transportation) and six hydrogen utilization technologies on hydrogen refueling station and stationary fuel cell system. In the case of overseas import hydrogen, it was considered to be imported from five countries (Austraila, Chile, India, Morocco, and UAE), and the transportation methods was based on liquid hydrogen, ammonia, and liquid organic hydrogen carrier. Economic analysis program that was developed in this study can be expected to utilize for planning a detailed implementation methods and hydrogen supply strategies for the hydrogen economy road map of government.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.39
no.2
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pp.97-103
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2017
In this study, variations of hydrogen production were investigated with food waste fermentation in the presence of heavy metals. Hydrogen production was 79.48 mL/g COD with fermentation of food waste. In the presence of 1 mg/L of zinc, the hydrogen production was decreased about 60%. When the copper is present, the production of hydrogen is severely inhibited, while the coexistence of copper with zinc relaxes the inhibition of copper and restores hydrogen production. Butyric acid or acetic acid was observed as the main species during hydrogen production. Klebsiella sp., Clostridium sp., and Dysgonomonas sp. were mainly appeared in the samples not containing heavy metals. However, Enterococcus sp. extremely influenced the hydrogen production activities of samples containing zinc or copper.
Hydrogen is attracting much attention as a renewable energy source with high energy density and environmental friendliness. Among various hydrogen production methods, water electrolysis stands out as a clean hydrogen production technique that could lead the future of hydrogen production, as it does not emit carbon, and many studies are currently underway to realize this technology. However, the high overpotential, which increases the cost of hydrogen production, acts as a stumbling block, making the development of electrocatalysts extremely important. This paper aims to summarize and introduce recent research trends in the development of electrocatalysts for hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction through interfacial engineering, and to deeply discuss the challenges in implementing next-generation water electrolysis devices.
High temperature electrolysis (HTE) can become a key target technology for fulfilling the hydrogen requirement for the future hydrogen economy. This technology is based upon the partial replacement of electricity with heat energy for the electrolysis. Although the current research status of high temperature electrolysis in many countries remains at the small laboratory scale, the technology has great potential for producing hydrogen at a higher efficiency than low-temperature electrolysis (LTE). The efficiency of LTE is not expected to rise above 40%, whereas the efficiency of HTE has been reported to be above 50%. The higher efficiency of HTE would reduce costs by more than 30% compared to LTE. In this study, the technical data regarding the HTE of water and the resulting hydrogen production are reviewed, with an emphasis on the application of high temperature solid electrolyte and oxide electrodes for the HTE process.
The variations of performance and metabolites at an early stage were investigated for the successful start-up technology in continuous fermentative hydrogen production. Unsuccessful start-up was observed when the operation mode was changed from batch to continuous mode after the yield was reached to 0.5 mol $H_2$/mol $hexose_{added}$ by batch mode. $H_2$ production continued till 12 hours accompanied by butyrate production, but did not last with propionate production increase. It was suspected that the failure was due to the regrowth of propionic acid bacteria during batch mode which were inhibited by heat-shock but not completely killed. Thus, successful start-up was tried by early switchover from batch to continuous operation; continuous operation was started after the $H_2$ yield was reached to 0.2 mol $H_2$/mol $hexose_{added}$ by batch mode. Although $H_2$ production rate decreased at an early stage, stable $H_2$ yield of 0.8 mol $H_2$/mol $hexose_{added}$ was achieved after 10 days by lowering down propionate production. And it was also concluded that the reason for $H_2$ production decrease at an early stage was due to alcohol production by self detoxification mechanism against VFAs accumulation.
Kim, Ji-Seong;Park, Ho-Il;Kim, Dong-Kun;Gong, Gyeng-Taek;Cho, Kyung-Suk;Pak, Dae-Won
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.16
no.1
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pp.17-24
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2005
We experimented on growth in light and production of hydrogen and organic matters in dark fermentation by using C. reinhardtii. In the light, growth rate of C. reinhardtii following $CO_2$ fixation was proportional to consumption rate of nitrogen source. And the starch in cell was accumulated more when the period of culture was lengthened more. But the accumulation rate of starch in cell was decreased when the growth rate of cell become dull. In the dark fermentation, the production volume and production rate of hydrogen were the highest value in the mid exponential state among other states. The utilization efficiency of substrate was better in the early exponential state than other states. In production of organic matters, acetic acid didn't change remarkably and ethanol showed the highest value in early exponential state.
Researches on developing photocatalyst materials for hydrogen production from solar water splitting attract great attentions due to the unlimited and clean characteristics of the solar energy. In this review, photocatalysts used for hydrogen production from the solar water splitting are discussed in terms of material characteristics. In addition, various modification techniques applied to the photocatalysts for improving hydrogen production efficiency are summarized. Finally, light characteristics such as intensity, illumination density and wavelength cutoff are also discussed for the importance of hydrogen production rate.
Interest in hydrogen production to respond to climate change is increasing. Until now, hydrogen has been mainly produced through the SMR (Steam Methane Reforming) process using natural gas. A large amount of CO2 is emitted in the hydrogen production process through SMR, and the gas flow including CO2 generated in the SMR process has different characteristics for each emission source, so it is important to apply a suitable CO2 capture process. In the case of PSA tail gas or synthesis gas, the applicability of an amine-based process has been confirmed or demonstrated close to a commercial level. However, in the case of the flue gas generated from the reformer, it is still difficult to apply the conventional amine-based process because the partial pressure of CO2 is relatively low. Energy-saving innovative absorbents such as phase separation absorbents can be a solution to these difficulties.
CHOI, SOOKWANG;KIM, JONGSOO;HAN, JIN MOOK;YUN, SEONG-HO;KIM, SEWOONG;JUNG, YOUNGUAN
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.28
no.2
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pp.121-128
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2017
For an investigation on the effect of the shape of electrodes in alkaline water electrolysis, two kinds of stack with circular and square electrode array are used to visualize both for behaviors of hydrogen bubble around the electrodes and for measurements of hydrogen production from these two stacks. The electrolytes for the hydrogen production experiment were applied for 20 wt%, 25 wt%, 30 wt% and 35 wt% of KOH alkaline aqueous solutions. As a result, the adhesion length of bubbles attached around the square electrode in the visualization experiment was found to be 1.7 times longer compared with the attached around the circular electrode. In the hydrogen production experiments, the volume of hydrogen production of the stack by using circular electrode array was approximately 3% more than that of the stack with square electrode array. These observations may be caused by the effect of the bubbles attached to the around the electrodes obstructing mass transfer such as hydrogen exhaust and electrolyte supply.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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