The kinetics of external hydrogen embrittlememt is considered. The equation of the crack growth rate (CGR) is derived from modification of the model developed by Wilkinson and Vitek. After calculation of hydrogen pressure build-up in the void, the effect of the internal hydrogen pressure on the void growth is added. The CGR is expressed by two terms. One is the term dependent on the critical stress, which is exactly same as Wilkinson and Vitek. The other is term dependent on the pressure of the hydrogen in void.
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.
This paper quantitatively analyzes the causes of ammonia-filled- cylinder rupture based on Tait equation and the safety guidelines, focusing on liquid expansion, internal temperature, and overfilling. When there exists a safety volume, i.e., gas-occupied volume within the ammonia cylinder, the internal pressure due to temperature rise corresponds to the vapor pressure at that temperature, with an approximate circumferential stress increase of 1.43 MPa/℃. In the absence of the safety volume, the internal pressure due to temperature rise matches the pressure of the compressed liquid ammonia at that temperature, and the resulting circumferential stress gradient in the cylinder shell is approximately 55.94 MPa/℃.
To establish the exclusive role of hydrogen on burst behaviour of Zircaloy-4 during loss-of-coolant accident transients, an extensive single-rod burst tests were conducted on both unirradiated as-received and hydrogenated Zircaloy-4 cladding tubes at different heating rates and internal overpressures. The visual observations of cladding tubes during bursting as well as post-burst are presented in detail to understand the effect of hydrogen concentration, heating rate, and internal pressure. Impact of hydrogen on burst parameters-burst stress, burst strain, burst temperature-during loss-of-coolant accident transients are compared and discussed. Rupture at multiple locations for hydrogenated cladding at lower internal pressure and higher heating rate is reported for the very first time. A novel burst criterion accounting hydrogen concentration in nuclear fuel cladding is proposed.
A reformer is a device for producing hydrogen used in fuel cells. Among them, methanol steam reformer uses methanol as fuel, which is present as a liquid at room temperature. It has the advantage of low operating temperature, high energy density, and high hydrogen production. The purpose of this study is to improve the internal flow of the pressure vessel when a bundle of methanol steam reformer in the pressure vessel goes out to a single outlet. An analysis of equilibrium reaction to methanol steam reforming reaction was conducted using Aspen HYSYS® (Aspen Technology Inc., Bedford, USA), and based on the results, computational analysis was conducted using ANSYS Fluent® (ANSYS, Inc., Canonsburg, USA). For comparison of the results, the height of the pressure vessel, outlet diameter, and fillet was set as variables, and the optimum geometry was selected by comparing the effects of gravity and the amount of negative pressure.
Recently, the government has been expanding the supply of hydrogen vehicles according to the roadmap for vitalizing the hydrogen economy, but is developing safety assessment and inspection technology for the relevant vehicles. This study analyzed the prevention of hydrogen bus accidents' economic effect that arises from the application and development of large-capacity CHSS oil pressure repetition-test assessment technology, hydrogen bus internal chamber pressure transmission and emission volume inspection technology, among various technologies capable of assessing the safety of a hydrogen bus fuel system. To this end, the contingent valuation method (CVM), one of the value evaluation methods of non-market goods, was applied to investigate users' willingness to pay for each inspection technology. The survey for users' willingness to pay was conducted by attaching posters to promote surveys on the internet and within buses to the entire public. As a result of the analysis, the average WTP of the hydrogen bus internal chamber pressure transmission volume inspection technology was 25.3 KRW, the average WTP of the hydrogen bus internal chamber pressure emission volume inspection technology was 18.6 KRW, and the average WTP of the large-capacity CHSS oil pressure repetition-test assessment technology was measured at 16.7 KRW. In addition, the costs and benefits of the introduction of the relevant inspection technology were defined through the interviewing of experts at related research institutions and businesses. As a result of conducting an economic analysis (4.5% discount rate) according to the development of each inspection technology, economic feasibility was seen in all assessment and inspection technologies. As much as the technology is indispensable for the safe use of hydrogen buses, it shows that investment in related technology is very necessary in the future. However, because it was decided that the relevant analysis will differ according to the distribution rate of hydrogen buses, further analysis following this future distribution rate of hydrogen buses is needed, and future users should be made clearly aware of the safety and environmental nature of the technology.
This study analyzes pressure distribution and pressure drop in the receptacle used in charging system of hydrogen fuel cell vehicles. The objective is to minimize receptacle-induced pressure drop by redesigning internal flow channels. Through numerical simulations, three receptacle variants are compared with a baseline case. Results show reduced pressure drop in the filter section. However, the check valve section exhibits higher pressure drop, requiring further improvement. By increasing throat diameter, pressure drop is decreased by 28% between inlet and outlet of the receptacle. This study shows the relationship between dynamic pressure and pressure drop, providing a guideline for receptacle performance optimization. The redesigned receptacle offers potential for enhancing hydrogen charging efficiency.
In this study, a cryogenic vessel was constructed to maintain and control the safe pressure of liquid hydrogen boil-off gas (BOG), and the numerical analysis was conducted on the development of computational fluid dynamics model inside the high-pressure vessel. An evaluation system was constructed using cryogenic inner and outer containers, pre-cooler, upper flange, and internal high-pressure container. We attempted to analyze the performance of the safety valve by injecting relatively high temperature hydrogen gas to generate BOG gas and quickly control the pressure of the high-pressure vessel up to 10 bar. As a results, the liquid volume fraction decreased with a rapid evaporation, and the pressure distribution increased monotonically inside a high pressure vessel. Additionally, it was found that the time to reach 10 bar was greatly affected by the filling rate of liquid hydrogen.
Lippincott의 실험적 퍼텐셜을 사용하여 결정상내의 수소결합을 나타내는 간단한 1차원적 모형을 제시하였다. 이 모형에 의하여 압력의 증가에 따른 내부 대칭 신축진동수의 변화를 $NH_4I$에 대하여 계산하였다. 계산 결과는 실험치와 정성적인 일치를 보였다. 낮은 압력에서는 압력의 증가가 수소결하비의 세기를 증가시켜 N-H 진동을 약화시키고, 높은 압력에서는 이온 내의 원자간의 거리의 감소에 의하여 척력의 증가 때문에 진동수가 증가함을 보인다.
In this study, we analyze the flow characteristics according to the internal shape of a 700bar hydrogen charging gun for hydrogen electric vehicles. When charging hydrogen, it receives a high-pressure charging pressure. At this time, we analyze the flow characteristics according to the shape of the nozzle and find the shape of the nozzle that minimizes energy loss. Ultimately, the optimal design of the nozzle was obtained by comparing the pressure difference between the inlet pressure and outlet pressure under a fixed mass flow condition.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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