This paper proposes using sodium-cooled fast reactor technologies for use in hydrogen vapor methane (SMR) modification. Using three independent energy rings in the Russian BN-600 fast reactor, steam is generated in one of the steam-generating cycles with a pressure of 13.1 MPa and a temperature of 505 ℃. The reactor's second energy cycles can increase the gas-steam mixture's temperature to the required amount for efficient correction. The 620 ton/hr 540 ℃ steam generated in this cycle is sufficient to supply a high-temperature synthesis current source (700 ℃), which raises the steam-gas mixture's temperature in the reactor. The proposed technology provides a high rate of hydrogen production (approximately 144.5 ton/hr of standard H2), also up to 25% of the original natural gas, in line with existing SMR technology for preparing and heating steam and gas mixtures will be saved. Also, exergy analysis results show that the plant's efficiency reaches 78.5% using HTR heat for combined hydrogen and power generation.
Hydrogen bonding interaction between alcohols and water molecules is an important characteristic in the aqueous solutions of alcohols. In this paper, a series of molecular dynamics simulations have been performed to investigate the aqueous solutions of low molecular weight alcohols (methanol, ethylene glycol and glycerol) at the concentrations covering a broad range from 1 to 90 mol %. The work focuses on studying the effect of the alcohols molecules on the hydrogen bonding of water molecules in binary mixtures. By analyzing the hydrogen bonding ability of the hydroxyl (-OH) groups for the three alcohols, it is found that the hydroxyl group of methanol prefers to form more hydrogen bonds than that of ethylene glycol and glycerol due to the intra-and intermolecular effects. It is also shown that concentration has significant effect on the ability of alcohol molecule to hydrogen bond water molecules. Understanding the hydrogen bonding characteristics of the aqueous solutions is helpful to reveal the cryoprotective mechanisms of methanol, ethylene glycol and glycerol in aqueous solutions.
In the present work, the operating parameters were optimized using Box Behnken Design (BBD) in response surface methodology (RSM) to maximize the hydrogen production rate (R1) and hydrogen production rate per unit watt consumed (R2) of a proton exchange membrane electrolysis cell (PEMEC), a third response (R3) which was the sum of the scaled values of R1 and R2 were selected to be maximized so that both hydrogen production rate and hydrogen production rate per unit watt consumed could be maximized. The major parameters which were influencing the experiment for enhancing the output responses were oxygen electrode/anode electrocatalyst loading (A), current supplied (B) and water inlet temperature (C). The commercial proton exchange membrane Nafion® was used as the electrolyte. The acetylene black carbon (CAB) supported IrO2 was used as the electrocatalyst for preparing oxygen electrode/anode whereas commercial Pt (40 wt%)/CHSA was used as the H2 electrode/cathode electrocatalyst. The quadratic model was developed to predict the output/ responses and their proximity to the experimental output values. The developed model was found to be significant as the P values for both the responses were < 0.0001 and F values were greater than 1. The optimum condition for both the responses were O2 electrode/anode electrocatalyst loading of 1.78 mg/cm2, supplied current of 0.33 A and water inlet temperature of 54℃. The predicted values for hydrogen production rate (R1) and hydrogen production rate per unit watt consumed (R2) were 2.921 mL/min and 2.562 mL/(min·W), respectively obtained from the quadratic model. The error % between the predicted response values and experimental values were 1.47% and 3.08% for R1 and R2, respectively. This model predicted the optimum conditions reasonably in good agreement with the experimental conditions for the enhancement of the output responses of the developed PEM based electrolyser.
KIM, YEANJIN;JUNG, KWANGJIN;GOO, DAESEO;PARK, JONGCHUL;JEON, MIN-GU;YUN, SEI-HUN;CHUNG, HONGSUK
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.26
no.6
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pp.541-546
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2015
Global energy shortage problem is expected to increase driven by strong energy demand growth from developing countries. Nuclear fusion power offers the prospect of an almost infinite source of energy for future generations. Hydrogen isotope storage and delivery system is a important subsystem of a nuclear fusion fuel cycle. Metal hydride is a method of the high-density storage of hydrogen isotope. For the safety storage of hydrogen isotope, depleted uranium (DU) has been widely proposed. But DU needs a safe test because It is a radioactive substance. The authors studied a small-scale DU bed and a medium-scale DU bed for the safety test. And then we made a large-scale DU bed and stored hydrogen isotopes in the bed. Before the hydriding/dehydriding, we tested it's heating and cooling properties and carried out an activation procedure. As a result, Reaction rate of DU-$H_2$ is more rapid than the other metal hydride ZrCo. Through the successful storage result of our large bed, the development possibility of the hydrogen isotope storage technology seems promising.
Kim, Jihn-Sang;Hong, Yong-Ki;Sin, Il-Sik;Cho, Hak-Rae;Chang, Dong-Suk
Microbiology and Biotechnology Letters
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v.19
no.2
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pp.179-185
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1991
We examined optimum culture conditions of Rhodopseudomonas sphaeroides B5 for effective utilization of substrate and sunlight for hydrogen production. The optimum concentration range of DL-lactate as electron donor for hydrogen production by resting cells was from 5 to 50mM, and optimun CN ratio (lactate/glutamat) for maintenence of hydrogen production activity by growing cultures was from 5 to 6. Hydrogen production by the cultures of low cell density (0.36mg/ml dry cells) was saturated with 10 Klux light intensity. Under constant illumination of 50Klux which was set up as the average medium value of annual variation of sunlight intensity, hydrogen production with various cell densities in the culture resulted in highest production rate (132${\mu}$l/hr/mg dry cells) up to 0.64mg/ml dry cells. However, the amount of total hydrogen production was saturated with cell density of 2.1mg/ml dry cells. In addition to these, the optimum inner thickness pervious to light of the culture vessel for hydrogen production which was measured under sunlight was 5 cm.
This research presents an in-depth analysis of location planning of the solar-hydrogen power plants for electricity production in different cities situated in Kerman province of Iran. Ten cities were analyzed in order to select the most suitable location for the construction of a solar-hydrogen power plant utilizing photovoltaic panels. Data envelopment analysis (DEA) methodology was applied to prioritize cities for installing the solar-hydrogen power plant so that one candidate location was selected for each city. Different criteria including population, distance to main road, flood risk, wind speed, sunshine hours, air temperature, humidity, horizontal solar irradiation, dust, and land costare used for the analysis. From the analysis, it is found that among the candidates' cities, the site of Lalezar is ranked as the first priority for the solar-hydrogen system development. A measure of validity is obtained when results of the DEA method are compared with the results of the technique for ordering preference by similarity to ideal solution (TOPSIS). Applying TOPSIS model, it was found that city of Lalezar ranked first, and Rafsanjan gained last priority for installing the solar-hydrogen power plants. Cities of Baft, Sirjan, Kerman, Shahrbabak, Kahnouj, Shahdad, Bam, and Jiroft ranked second to ninth, respectively. The validity of the DEA model is compared with the results of TOPSIS and it is demonstrated that the two methods produced similar results. The solar-hydrogen power plant is considered for installation in the city of Lalezar. It is demonstrated that installation of the proposed solar-hydrogen system in Lalezar can lead to yearly yield of 129 ton-H2 which covers 4.3% of total annual energy demands of the city.
The effect of Cr and Mo contents on the hydrogen embrittlement of tempered martensitic steels was investigated in this study. After the steels with different Cr and Mo contents were austenitized at 820 ℃ for 90 min, they were tempered at 630 ℃ for 120 min. The steels were composed of fully tempered martensite with a lath-type microstructure, but the characteristics of the carbides were dependent on the Cr and Mo contents. As the Cr and Mo contents increased, the volume fraction of film-like cementite and prior austenite grain size decreased. After hydrogen was introduced into tensile specimens by electrochemical charging, a slow strain-rate test (SSRT) was conducted to investigate hydrogen embrittlement behavior. The SSRT results revealed that the steel with lower Cr or lower Mo content showed relatively poor hydrogen embrittlement resistance. The hydrogen embrittlement resistance of the tempered martensitic steels increased with increasing Mo content, because the reduction in the film-like cementite and prior austenite grain size plays an important role in improving hydrogen embrittlement resistance. The results indicate that controlling the Cr and Mo contents is essential to achieving a tempered martensitic steel with a combination of high strength and excellent hydrogen embrittlement resistance.
Lee, Byung Gwon;Lim, Jong Sung;Choi, Dae Ki;Park, Jeong Kun;Lee, Young Whan;Baek, Young Soon
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.13
no.2
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pp.101-109
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2002
This work was focused on the thermal decomposition of methane into hydrogen and carbon black without emitting carbon dioxide. Extensive experimental investigation on the thermal decomposition of methane has been carried out using a continuous flow reaction system with tubular reactor. The experiments were conducted at the atmospheric pressure condition in the wide range of temperature ($950-1150^{\circ}C$) and flow rate (250 - 1500 ml/min) in order to study their dependency on hydrogen yield. During the experiments the carbon black was successfully recovered as an useful product. Undesirable pyrocarbon was also formed as solid film, which was deposited on the inside surface of tubular reactor. The film of pyrocarbon in the reactor wall became thicker and thicker, finally blocking the reactor. The design of an efficient reactor which can effectively suppress the formation of pyrocarbon was thought to be one of the most important subjects in the thermal cracking of methane.
SANGHOON JI;WEONJAE KIM;SANGJONG HAN;HYANGYOUN CHANG;NARI PARK;MISEON KIM;SUNGWON KANG;HYUNMAN LIM;JINHONG JUNG;KWANGHO AHN;MIRATUL MAGHFIROH;SUK WON CHA
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.33
no.6
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pp.743-748
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2022
The initial operation stability of hydrogen-fueled, solid oxide fuel cell with Ni thin-film anode fabricated by direct current sputtering was evaluated in terms of electrochemical properties such as peak power density, open circuit voltage, overpotential, and alternating current impedance at 500℃. Hydrogen and air were used as anode fuel and cathode fuel, respectively.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.27
no.4
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pp.51-59
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2019
In this study, the influence of anaerobic digested sludge and 50 mM PBS (phosphate buffer solution) mixing ratio (1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7) on hydrogen production and inoculation period were examined. MECs were operated in fed-batch mode with an applied voltage of 0.9 V. As a result, in the 1:1 mixing ratio reactor, 9.8-20.9 mL of hydrogen was produced with the highest hydrogen content of 66.8-79.6%. Hydrogen gas production and power density increased from after 12 days of inoculation for the 1:1 mixing ratio reactor. In case of 1:2, 1:3 and 1:4 mixing ratio reactor, the hydrogen gas production was 3.7-7.1 mL and the hydrogen gas content was 5.8-65.8%. The hydrogen gas yield in 1:5, 1:6 and 1:7 ratio reactors, was 0.50-0.69 mL and hydrogen content range was 1.8-7.1%. The mixing ratio was found to be suitable for hydrogen production and inoculation period by mixing ratio up to 1:4.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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