Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제41권3호
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pp.276-280
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2017
본 연구에서는 선박 평형수 처리를 위하여 전기분해 방법을 이용한 살균 효과 및 전해 환원법에 의한 용액 중화에 대해 규명하고자 한다. 전기분해 장치에는 양이온만 선택적으로 통과시키기 위하여 분리막을 설치하였으며, 양극과 음극에는 티타늄 불용성 전극을 사용하였다. 전기분해후 살균처리 효과에 대한 분석은 인큐베이터 안에서 24시간 배양 후 관찰하였다. 전기분해 양극반응의 경우, 각 용액에서 수산기의 발생으로 강한 산성을 나타내었으며, 산화환원전위는 800 ~ 1200 mV까지 증가하였다. 음극반응에서는 pH 9 ~ 12로 알칼리 분위기를 나타내었으며, 산화환원전위는 -900 ~ -750 mV까지 감소하였다. 이를 통하여 양 음극반응을 통하여 선박평형수의 pH 조절이 가능한 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 전기분해에 의해 생성된 차아염소산에 의한 살균 작용과 높은 산화환원전위 환경에서 우수한 살균효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
The mixed gas of Hydrogen and Oxygen is gained from water electrolysis reaction. It has constant volume ratio 2 : 1 Hydrogen and Oxygen, and it is used as a source of thermal energy by combustion reaction. This gas has better characteristics in the field of economy, efficiency of energy, and environmental intimacy than acetylene gas and LPG used for gas welding machine. So several studies of this gas are actively in progress nowadays. The object of this study is the optimization of power condition in the side of electrical for the high efficiency of water electrolysis equipment. First, chemical analysis of electrolysis is conducted, and the relation of electrical energy and chemical energy is quantitatively investigated. For basic experiment, unit electrode of singular electrolysis electrode is manufactured and experimented, results are compared and analyzed with simulation, and the electrolysis is electrically equivalent.
Electrolysis produces hypochlorous acid by using a small quantity of NaCl as electrolyte. This process maximizes the stabilization of drinking water through the control of chlorine residual concentration. This study investigated free chlorine generation by an electrolytic method using $Ti/IrO_2$ and stainless steel. The generation of free chlorine was increased with increasing hydraulic retention time, voltage, chlorine ion concentration and the number of electrodes. However, the change of pH did not affect the generation of free chlorine. There was no significant difference on the behavior of chlorine concentration between electrolytic method and NaOCl injection. In this study, the concentration of free chlorine predicted model based on power functional model was developed various under conditions. Electrolysis free chlorine generation model can be effective tool in the estimation of free chlorine generation.
There are several methods for the hydrogen production such as steam reforming of natural gas, photocatalytic method, biological method, electrolysis and thermochemical method, etc. These days it has been widely studying for the hydrogen production method having low hydrogen production cost and high efficiency. In this paper, patents in the hydrogen production by water electrolysis were gathered and analyzed. The search range was limited in the open patents of USA(US), European Union(EP), Japan(JP), and Korea(KR) from 1996 to 2005. Patents were gathered by using key-words searching and filtered by filtering criteria. The trends of the patents was analyzed by the years, countries, companies, and technologies.
Hydrogen is considered a potential future energy source. Among other applications of hydrogen, hydrogen-rich water is emerging as a new health care product in industrial areas. Water electrolysis is typically used to generate a hydrogen rich water system. We annealed 10AA carbon paper in air to use it as an electrode of a hydrogen rich water generator. Driven by annealing, structural changes of the carbon paper were identified by secondary electron microscope analysis. Depending on the various annealing temperatures, changes of the hydrophilic characteristics were demonstrated. The crystal structures of pristine and heat-treated carbon paper were characterized by X-ray diffraction. Improvement of the efficiency of the electrochemical oxygen evolution reaction was measured via linear voltammetry. The optimized annealing temperature of 10AA carbon paper showed the possibility of using this material as an effective hydrogen rich water generator.
The voltage produced from the salinity gradient in reverse electrodialysis (RED) increases proportionally with the number of cell pairs of alternating cation and anion exchange membranes. Large-scale RED systems consisting of hundreds of cell pairs exhibit high voltage of more than 10 V, which is sufficient to utilize water electrolysis as the electrode reaction even though there is no specific strategy for minimizing the overpotential of water electrolysis. Moreover, hydrogen gas can be simultaneously obtained as surplus energy from the electrochemical reduction of water at the cathode if the RED system is equipped with proper venting and collecting facilities. Therefore, RED-driven water electrolysis system can be a promising solution not only for sustainable electric power but also for eco-friendly hydrogen production with high purity without $CO_2$ emission. The RED system in this study includes a high membrane voltage from more than 50 cells, neutral-pH water as the electrolyte, and an artificial NaCl solution as the feed water, which are more universal, economical, and eco-friendly conditions than previous studies on RED with hydrogen production. We measure the amount of hydrogen produced at maximum power of the RED system using a batch-type electrode chamber with a gas bag and evaluate the interrelation between the electric power and hydrogen energy with varied cell pairs. A hydrogen production rate of $1.1{\times}10^{-4}mol\;cm^{-2}h^{-1}$ is obtained, which is larger than previously reported values for RED system with simultaneous hydrogen production.
수소에너지는 풍부한 자원으로부터 얻을 수 있는 2차 청정에너지로서 연소 및 반응 생성물이 환경을 오염시키지 않을 뿐만 아니라 에너지의 수송 및 저장이 용이한 화학적 매체이다. 물의 전기분해를 이용한 수소제조는 오염을 유발시기지 않으면서도 영구적인 재생에너지 시스템으로 이용할 수 있다. 고온 수증기전해의 핵심기술은 분해된 산소 또는 프로톤 이온이 전해질을 통해 신속하게 전달될 수 있는 전해질의 개발이 제1 핵심요건이며, 이어서 전류효율에 큰 영향을 미치는 전해질막과 전극재료의 접합기술의 확보가 중요한 핵심 요소기술이다.
In the industry, it is recognized that human activities significantly lead to a large amount of wastewater, mainly due to the increased use of water and energy. As a result, the growing field of wastewater resource technology is getting more attention. The common technology for hydrogen production, water electrolysis, requires purified water, leading to the need for desalination and reprocessing. However, producing hydrogen directly from wastewater could be a more cost-effective option compared to traditional methods. To achieve this, a series of first-principle computational simulations were conducted to assess how waste nutrient ions affect standard electrolysis catalysts. This study focused on understanding the adsorption mechanisms of byproducts related to the oxygen evolution reaction (OER) in anion exchange membrane (AEM) electrolysis, using Co3O4 as a typical non-precious metal catalyst. At the same time, efforts were made to develop a comprehensive free energy prediction model for more accurate predictions of OER results.
The experiments related on structure and water electrolysis performance of HALE UAV stack were conducted in this study. Anode catalyst $IrRuO_2$ was prepared by Adam's fusion methods as 2~3 nm nano sized particles, and the cathode catalyst was used as commercial product of Premetek. The MEA (membrane electrode assembly) was manufactured by decal methods, anode and anode catalytic layers were prepared by electro-spray. HALE stack was composed of 5 multi-cells as $0.2Nm^3/hr$ hydrogen production rate with hydrogen pressure as 10 bar. The water electrolysis performance was investigated at atmospheric pressure and temperature of $55^{\circ}C$. Best performance of HALE UAV stack was recorded as cell voltage efficiency as 86%.
The objective of this study was to investigate design factors of the electrolysis reactor through the CFD(computational fluid dynamics) simulation technique. Analyses of velocity vector, streamline, chloride ion concentration distribution showed differences in flow characteristics between the plate type electrode and the porous plate type electrode. In case of the porous plate type electrode, chlorine gas bubbles generated from the anode made upward density flow with relatively constant velocity vectors. Electrolysis effect was more expected with the porous plate type electrode from the distribution of chloride ion concentration. The upper part of the electrolysis reactor with the porous plate type electrode had comparatively low chloride concentration because chloride was converted to the chlorine gas formation. Decreasing the size and increasing total area of rectifying holes in the upper part of cathodes, and widening the area of the rectifying holes in the lower part of cathodes could improve the circulation flow and the efficiency of electrolysis reactor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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