Hui Su Kim;Hwi Jong Jung;Danbee Kim;Samgmin Lee;Jiye Lee;Jin-Suk Lee;Myounghoon Moon;Chang Hyun Ko;Soo Youn Lee
New & Renewable Energy
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v.19
no.4
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pp.20-26
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2023
Emitted CO2 is an attractive material for microbial electrochemical CO2 reduction. Microbial electrochemical CO2 reduction (i.e., microbial electrosynthesis, MES) using biocatalysts has advantages compared to conventional CO2 reduction using electrocatalysts. However, MES has several challenges, including electrode performance, biocatalysts, and reactor optimization. In this study, an MES system was investigated for optimizing reactor types, counter electrode materials, and CO2-converting microorganisms to achieve effective CO2 upcycling. In autotrophic cultivation (supplementation of CO2 and H2), CO2 consumption of Rhodobacter sphaeroides was observed to be four times higher than that with heterotrophic cultivation (supplementation of succinic acid). The bacterial growth in an MES reactor with a single-chambered shape was two times higher than that with a double chamber (H-type MES reactor). Moreover, a single-chambered MES reactor equipped with titanium mesh as the counter electrode (anode) showed markedly increased current density in the graphite felt as a working electrode (cathode) compared to that with a graphite felt counter electrode (anode). These results demonstrate that the optimized conditions of a single chamber and titanium mesh for the counter electrode have a positive effect on microbial electrochemical CO2 reduction.
When rock burst occurs, the damaged coal, rock and other fragments can be ejected to the roadway at a speed of up to 10 m/s. It is extremely harmful to personnel and mining equipment, and seriously affects the mining activities. In order to study the energy evolution characteristics, especially kinetic energy, in the process of rock mass failure, this paper first analyzes the energy changes of the rock in different stages under uniaxial compression. The formula of the kinetic energy of rock sample considering the energy from the indenter of the testing machine is obtained. Then, the uniaxial compression tests with different stiffness ratios of the indenter and rock sample are simulated by numerical simulation. The kinetic energy Ud, elastic strain energy Ue, friction energy Uf, total input energy U and surface energy Uθ of crack cracking are analyzed. The results show that: The stiffness ratio has influence on the peak strength, peak strain, Ud, Ue, Uθ, Uf and U of rock samples. The variation trends of strength, strain and energy with stiffness are different. And when the stiffness ratio increases to a certain value, if the stiffness of the indenter continues to increase, it will have no longer effect on the rock sample.
Park, Geunwoo;Kim, Namsun;Hong, Won-Taek;Lee, Jong-Sub
Smart Structures and Systems
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v.30
no.2
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pp.159-172
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2022
To improve the accuracy of the standard penetration test (SPT) results, smart measurement system, which considers the energy transfer ratio into the sampler (ETRSampler), is required. The objective of this study is to evaluate the effects of joints and rod length on the transferred energy into the sampler. The energy transfer ratios into the rod head (ETRHead) and ETRSampler, and the energy ratio from the head to the sampler (ERHS) were obtained using energy modules, which were installed at the rod head and above the SPT sampler. Linear regression analyses are conducted to correlate the ERHS with the number of joints, rod length, and SPT N-values. In addition, the dynamic resistances are calculated using both transferred energies into the rod head and into the sampler, and are compared with the corrected cone tip resistance measured from the cone penetration test (CPT). While the ETRHead are generally constant, but the ETRSampler and ERHS gradually decrease along the depth or the number of joints, except at certain depths with high SPT N-values. Thus, the ERHS can be estimated using the number of joints, rod length, and SPT N-values. The dynamic resistance evaluated by ESampler produces a better correlation with the corrected cone tip resistance than that by EHead. This study suggests that transferred energy into the SPT sampler may be effectively used for more accurate subsurface characterization.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.18
no.9
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pp.781-786
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2005
The binding energy in the n-type $GaAs/Al_xGa_{1-x}As$ quantum well is calculated. The shooting method, modified from the finite difference method, is used for the calculation of the subband energy level and its wave function. In order to account tot the change of the potential energy due to the charged particles, impurities and electrons, the self consistent method is employed. The wave function used for the calculation of the binding energy is assumed to be composed of the envelope function and hydrogenic 1s function. Then, the binding energies calculated by taking into account lot two different types of the hydrogenic 1s function are compared.
The present study uses quasi-classical trajectory procedures to examine the vibrational relaxation and dissociation of the methyl and ring C-H bonds in excited methylpyrazine (MP) during collision with either N2 or O2. The energy-loss (-ΔE) of the excited MP is calculated as the total vibrational energy (ET) of MP is increased in the range of 5,000 to 40,000cm-1. The results indicate that the collision-induced vibrational relaxation of MP is not large, increasing gradually with increasing ET between 5,000 and 30,000 cm-1, but then decreasing with the further increase in ET. In both N2 and O2 collisions, the vibrational relaxation of MP occurs mainly via the vibration-to-translation (V→T) and vibration-to-vibration (V→V) energy transfer pathways, while the vibration-to-rotation (V→R) energy transfer pathway is negligible. In both collision systems, the V→T transfer shows a similar pattern and amount of energy loss in the ET range of 5,000 to 40,000cm-1, whereas the pattern and amount of energy transfer via the V→V pathway differs significantly between two collision systems. The collision-induced dissociation of the C-Hmethyl or C-Hring bond occurs when highly excited MP (65,000-72,000 cm-1) interacts with the ground-state N2 or O2. Here, the dissociation probability is low (10-4-10-1), but increases exponentially with increasing vibrational excitation. This can be interpreted as the intermolecular interaction below ET = 71,000 cm-1. By contrast, the bond dissociation above ET = 71,000 cm-1 is due to the intramolecular energy flow between the excited C-H bonds. The probability of C-Hmethyl dissociation is higher than that of C-Hring dissociation.
Lead-free perovskite ceramics, which have excellent energy storage capabilities, are attracting attention owing to their high power density and rapid charge-discharge speed. Given that the energy-storage properties of perovskite ceramic capacitors are significantly improved by doping with various elements, modifying their chemical compositions is a fundamental strategy. This study investigated the effect of Zn doping on the microstructure and energy storage performance of potassium sodium niobate (KNN)-based ceramics. Two types of powders and their corresponding ceramics with compositions of (1-x)(K,Na)NbO3-xBi(Ni2/3Ta1/3)O3 (KNN-BNT) and (1-x)(K,Na)NbO3-xBi(Ni1/3Zn1/3Ta1/3)O3 (KNN-BNZT) were prepared via solid-state reactions. The results indicate that Zn doping retards grain growth, resulting in smaller grain sizes in Zn-doped KNN-BNZT than in KNN-BNT ceramics. Moreover, the Zn-doped KNN-BNZT ceramics exhibited superior energy storage density and efficiency across all x values. Notably, 0.9KNN-0.1BNZT ceramics demonstrate an energy storage density and efficiency of 0.24 J/cm3 and 96%, respectively. These ceramics also exhibited excellent temperature and frequency stability. This study provides valuable insights into the design of KNN-based ceramic capacitors with enhanced energy storage capabilities through doping strategies.
We introduce a new synthesis method to prepare small TiO2 nanoparticles with a narrow particle size distribution, which is achieved by electron beam (E-beam) irradiation. The effects of E-beam irradiation on the synthesis of TiO2 nanoparticles and the electrochemical performance of TiO2 nanoparticles as alternative anode materials for Li-ion batteries are investigated. The TiO2 nanoparticles induced by E-beam irradiation present better cycling performance and rate capability than the TiO2 nanoparticles synthesized by normal hydrolysis reaction. The better electrochemical performance is attributed to small particle size and narrow particle size distribution, resulting in the large surface area that provides innumerable reaction sites and short diffusion length for Li+ through TiO2 nanoparticles.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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