This study investigated the effects of various arsenite concentrations on bio-hydrogen production from molasses using a sequence batch reactor (SBR) operated in a series of three batch cycles. In the first batch cycle, hydrogen production was stimulated at arsenite concentrations lower than 2.0 mg/L, while inhibition occurred at arsenite concentration higher than 2.0 mg/L compared to the control. Hydrogen production decreased substantially during the second batch cycle, while no hydrogen was produced during the third batch cycle at all tested concentrations. The toxic density increased with respect to the increase in arsenite concentrations (6.0 > 1.6 > 1.0 > 0.5 mg/L) and operation cycles (third cycle > second cycle > first cycle). The presence of microorganisms such as Clostridium sp. MSTE9, Uncultured Dysgonomonas sp. clone MEC-4, Pseudomonas parafulva FS04, and Uncultured bacterium clone 584CL3e9 resulted in active stimulation of hydrogen production, however, it was unlikely that Enterobacter sp. sed221 was not related to hydrogen production. The tolerance of arsenite in hydrogen producing microorganisms decreased with the increase in induction time, which resulted in severing the inhibition of continuous hydrogen production.
In order to introduce the hydrogen economy and increase supply, research in the field of hydrogen production is being actively conducted. Among the hydrogen production methods, the method of steam reforming from natural gas and producing it currently accounts for about 50% of the global hydrogen production. In the method of steam reforming process, hydrogen can be produced by adding a reformer to an existing natural gas supply pipe. Because of these advantages, it is evaluated as a realistic production method at present in Korea, where the city gas supply chain is well established. But there is concern in that it is highly likely to be installed in downtown areas and residential spaces. In this study, the risk of the process of steam reforming to produce hydrogen was reviewed.
Proceedings of the Microbiological Society of Korea Conference
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2004.05a
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pp.101-104
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2004
Among biological hydrogen production processes, fermentative processes have some advantages. In this research, the hydrogen producing bacterium was isolated from domestic landfill area and identified as Enterobacter sp. The strain was named Enterobacter sp. SNU-1453. Important parameters for the hydrogen process include pH, temperature, concentration of initial glucose, and kind of sugars. The pH of the culture medium significantly decreased as fermentation proceeded due to the accumulation of various organic acids, and this inhibited the $H_2$ production seriously. When pH was controlled at pH 7.0, hydrogen production was 2614.5 m1/1 in 17 hours. The increase of glucose concentration resulted in higher $H_2$ production. The productivity of this strain was 6.87 mmol $H_2/l$ per hi on concentration of 25g glucose/l. Enterobacter sp. SNU-1453 could utilize various sugars. These results indicate that Enterobacter sp. SNU-1453 has a high potential as a fermentative $H_2$ producer.
Kang, Ji Yeon;Lee, Gihoon;Jeong, Yeojin;Na, Hyon Bin;Jung, Ji Chul
Korean Journal of Materials Research
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v.26
no.1
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pp.17-21
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2016
Pt@Cu/C core-shell catalysts were successfully prepared by impregnation of a carbon support with copper precursor, followed by transmetallation between platinum and copper. The Pt@Cu/C core-shell catalysts retained a core of copper with a platinum surface. The prepared catalysts were used for hydrogen production through catalytic dehydrogenation of decalin for eventual application to an onboard hydrogen supply system. Pt@Cu/C core-shell catalysts were more efficient at producing hydrogen via decalin dehydrogenation than Pt/C catalysts containing the same amount of platinum. Supported core-shell catalysts utilized platinum highly efficiently, and accordingly, are lower-cost than existing platinum catalysts. The combination of impregnation and transmetallation is a promising approach for preparation of Pt@Cu/C core-shell catalysts.
The feasibility of hydrogen production with a raw seed sludge through direct acclimation of feedstock was investigated at acidogenic stage, and methane was harvested at followed methanogenic stage in an anaerobic two-stage process. Hydrogen content was higher than 57% at all tested organic loading rates (OLRs) and the yield of hydrogen ranged from 1.5 to 2.4 mol H2/mol hexose consumed and peaked at 6 gVSl-1day-1. Normal butyrate and acetate were main volatile fatty acids (VFAs), whereas the concentration of propionate was insignificant. The hydrogen-producing bacteria, Clostridium thermosaccharolyticum, was detected with strong intensity at all tested organic loading rates (OLRs) by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) of the polymerase chain reaction (PCR) analysis. From COD balance in the process, the fraction of the feed-COD converted to the hydrogen-COD at acidogenic stage ranged from 7.9% to 9.3% and peaked at 6 gVSl-1day-1, whereas the fraction of feed-COD converted to the methane-COD at methanogenic stage ranged from 66.2% to 72.3% and peaked at 3 gVSl-1day-1.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.11
no.3
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pp.87-95
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2003
Although extensive studies were conduced on hydrogen fermentation of organic wastewaters, little is known about biohydrogen production from organic solid wastes. The leaching-bed reactor treating food waste by heat-shocked anaerobic sludge was, therefore, operated at D of 2.1, 3.6, 4.5 and $5.5d^{-1}$ to find optimal D for hydrogen production. Successful operation of a reactor can be accomplished when it is operated at proper dilution rate (D). Operation at high D leads to the washout of biomass in the reactor while operation at low D leads to product inhibition due to the accumulation of excess VFA. These appear to limit the production of hydrogen to reach a higher level. All the reactors showed that, on day 1-3, hydrogen production was dominant and VFA concentration was higher than ethanol. Butyrate and acetate were major components of VFAs over the whole operation, though lactate was very high on day 1-2. Compared with other D values, D of $4.5d^{-1}$, resulted in higher butyrate/acetae (B/A) ratios during the fermentation. The trend of B/A ratios was similar to the hydrogen production, suggesting that butyrate formation favored hydrogen production. Ethanol increased significantly from day 4 when hydrogen Production stopped. It indicated that heat-shocked sludge was able to induce a metabolic flow from hydrogen-and acid-producing pathway to solvent-producing pathway. Operation at D of $4.5d^{-1}$ led to higher fermentation efficiency (58%) than those (51.5, 55.3 and 53.7%) at 2.1, 3.6 and $5.5d^{-1}$. The COD removed was convened to hydrogen (10.1%), VFA (30.9%), and ethanol (17.0%).
Popular techniques for producing synthesis gas by converting methane include steam reforming and catalyst reforming. However, these are high temperature and high pressure processes limited by equipment, cost and difficulty of operation. Low temperature plasma is projected to be a technique that can be used to produce high concentration hydrogen from methane. It is suitable for miniaturization and for application in other technologies. In this research, the effect of changing each of the following variables was studied using an AC Glidarc system that was conceived by the research team: the gas components ratio, the gas flow rate, the catalyst reactor temperature and voltage. Glidarc plasma reformer was consisted of 3 electrodes and an AC power source. And air was added for the partial oxidation reaction of methane. The result showed that as the gas flow rate, the catalyst reactor temperature and the electric power increased, the methane conversion rate and the hydrogen concentration also increased. With $O_2/C$ ratio of 0.45, input flow rate of 4.9 l/min and power supply of 1 kW as the reference condition, the methane conversion rate, the high hydrogen selectivity and the reformer energy density were 69.2%, 36.2% and 35.2% respectively.
Hydrogen is currently produced from natural gas reforming or industrial process of by-product over than 90%. Additionally, there are green hydrogens based on renewable energy generation, but the import of green hydrogen from other countries is being considered due to the output variability depending on the weather and climate. Due to low density of hydrogen, it is difficult to storage and import hydrogen of large capacity. For improving low density issue of hydrogen, the gaseous hydrogen is liquefied and stored in cryogenic tank. Density of hydrogen increase from 0.081 kg/m3 to 71 kg/m3 when gaseous hydrogen transfer to liquid hydrogen. Density of liquid hydrogen is higher about 800 times than gaseous. However, since density and boiling point of liquid hydrogen is too lower than liquefied natural gas approximately 1/6 and 90 K, to store liquid hydrogen for long-term is very difficult too. To overcome this weakness, this paper introduces storage method of hydrogen based on liquid/solid (slush) and facilities for producing slush hydrogen to improve low density issue of hydrogen. Slush hydrogen is higher density and heat capacity than liquid hydrogen, can be expected to improve these issues.
Hoseong, Kang;So Young, Lee;Hyoung-Juhn, Kim;Chang Hyun, Lee;Chi Hoon, Park
Membrane Journal
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v.32
no.6
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pp.475-485
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2022
The continuous excessive consumption of fossil fuels is causing global warming, climate, and environmental crisis. Accordingly, hydrogen energy attracts attention among alternative energies of fossil fuels, because it has the advantage of not emitting pollutants and not having resource restrictions. Therefore, various studies are being conducted on a water electrolysis system for producing hydrogen and a fuel cell system for producing electricity by using hydrogen energy as a fuel. In this study, 3D ionomer models were produced by reflecting the excessive water condition of an anion-conductive ionomer material, which is one of the core materials of water electrolysis systems and fuel cells. Finally, by analyzing the structural stability and performance of the ionomer under an excessively hydrated condition, we suggested a performance improvement factor in the design of an anion conductive ionomer, a key material for water electrolysis systems and fuel cells.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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