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.
Park, Jong-Ho;Bong, Soo-Yeon;Ryu, Cheol-Hwi;Hwang, Gab-Jin
Membrane Journal
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v.23
no.6
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pp.469-474
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2013
An anion exchange membrane was prepared for a separator in the alkaline water electrolysis. An anion exchange membrane was prepared by the chloromethylation and amination of polyvinyl chloride (PVC) used as a base polymer. The membrane properties of the prepared anion exchange membrane such as the membrane resistance and ion exchange capacity were measured. The minimum membrane resistance of the prepared anion exchange membrane was $2.9{\Omega}{\cdot}cm^2$ in 1M NaOH aq. solution. This membrane had 2.17 meq./g-dry-membrane and 43.4% for the ion exchange capacity and water content, respectively. The membrane properties of the prepared anion exchange membrane was compared with that of the commercial anion exchange membrane. The membrane resistance decreased in the order; AHT>IOMAC> Homemade membrane> AHA>APS=AFN. The ion exchange capacity decreased in the order; Homemade membrane>AFN>APS>AHT>AHA>IOMAC.
Lim, Ahyoun;Cho, Min Kyung;Lee, So Young;Kim, Hyoung-Juhn;Yoo, Sung Jong;Sung, Yung-Eun;Jang, Jong Hyun;Park, Hyun S.
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.8
no.4
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pp.265-273
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2017
Solid-state alkaline water electrolysis is a promising method for producing hydrogen using renewable energy sources such as wind and solar power. Despite active investigations of component development for anion exchange membrane water electrolysis (AEMWE), understanding of the device performance remains insufficient for the commercialization of AEMWE. The study of assembled AEMWE devices is essential to validate the activity and stability of developed catalysts and electrolyte membranes, as well as the dependence of the performance on the device operating conditions. Herein, we review the development of catalysts and membranes reported by different AEMWE companies such as ACTA S.p.A. and Proton OnSite and device operating conditions that significantly affect the AEMWE performance. For example, $CuCoO_x$ and $LiCoO_2$ have been studied as oxygen evolution catalysts by Acta S.p.A and Proton OnSite, respectively. Anion exchange membranes based on polyethylene and polysulfone are also investigated for use as electrolyte membranes in AEMWE devices. In addition, operation factors, including temperature, electrolyte concentration and acidity, and solution feed methods, are reviewed in terms of their influence on the AEMWE performance. The reaction rate of water splitting generally increases with increase in operating temperature because of the facilitated kinetics and higher ion conductivity. The effect of solution feeding configuration on the AEMWE performance is explained, with a brief discussion on current AEMWE performance and device durability.
In this study, rotary magnet holder (RMH) was manufactured to analyze the ion transport effect according to the rotating magnetic field for the hydrogen production efficiency by alkaline water electrolyte. In the experiment, the voltage signal according to the magnet arrangement inside the RMH, the rotation speed, and the rotation time was measured using the voltage measurement module. As a result of the voltage signal measurement experiment, the average potential difference increased as the rotation speed of the RMH increased. Through the results of the voltage signal measurement experiment, the most efficient magnet arrangement (case 2) was applied to the RMH to conduct a water electrolysis experiment. A 20% NaOH aqueous solution was filled in the electrolytic cell, and a direct current 2 V constant voltage was applied to measure the current value according to the RMH rotation to compare the hydrogen generation amount. When rotating at 100 RPM, the hydrogen production efficiency increased by 8.06% compared to when not rotating. Considering the area exceeding +25 mA, which was not measured at the beginning of the experiment, an increase in hydrogen production of about 10% or more can be expected.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2005.07a
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pp.373-374
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2005
NaOCl (Sodium hydrochlorite) have similar smell of chloride and solution of straw color. And boiling point is $110^{\circ}C$, specific gravity is 1.0(50g/l)/1.1(100g/l), Value of pH is 12. NaOCl playa role as bleach, a oxidizer, a germicide, a decolorant, a deodorant, treatment of water supply and drainage, food addition agent because strong oxidation, bleaching, sterilization effect is had. When NaOCl is produced in electrolysis of seawater, this system is composed of injection system by directly electrolysis of salt water on the spot and sodium hydrochlorite generate a safe low concentration(0.4~0.8 %).
Hydrogen can be produced by reforming reaction of natural gas (NG) and biogas, or by water electrolysis. In this study, hydrogen production through water-electrolysis needs superheated steam above $700^{\circ}C$ for high efficiency. The production method of hydrogen like this was recommended for the 4-type processes for superheated steam ($700^{\circ}C$, 3 atm) by Bio-SRF combustion furnace. The 4-type processes to produce superheated steam at $700^{\circ}C$ from the heat source of SRF combustion furnace was simulated using PRO II. The optimum process was selected through exergy analysis. The difference of process 1 and 2 is to the order of depressure and heating process to change $180^{\circ}C$ and 7 atm to $700^{\circ}C$ and 3 atm. Process 3 and 4 is to utilize 25% of steam to generate superheated steam and remaining to use for the power generation by steam generator.
SUNGWOOK KANG;JOONHEON KIM;JONGHWA PARK;DAEMYEONG CHO
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.35
no.3
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pp.257-268
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2024
Hydrogen serves as a clean energy source with potential applications across various sectors including electricity, transportation, and industry. In terms of policy and economic support, governmental policy backing and economic incentives are poised to accelerate the commercialization and expansion of hydrogen energy technologies. Hydrogen energy is set to become a cornerstone for a sustainable future energy system. Additionally, when constructing hydrogen production plants, economic aspects must be considered. The essence of hydrogen production plants lies in the electrolysis of water, a process that separates water into hydrogen and oxygen using electrical energy. The initial capital expenditure (CAPEX) for hydrogen production plants can vary depending on the electrolysis technology employed. This study aims to provide a comprehensive understanding of hydrogen production technologies as well as to propose a method for predicting the CAPEX of hydrogen production plants.
To evaluate the possibility as a separator in alkaline water electrolysis, the thermal stability, ion conductivity and durability of 5 commercially available anion exchange membranes were tested. The thermal stability of FAAM-PK-75 and FAAM-40 membrane analyzed by thermo-gravimetric analysis (TGA) showed good performance compared to the other three types of AEM, AHO, and AHA membrane. The ion conductivity of AEM membrane measured in 7 M KOH solution at 25℃ and 80℃ had a higher value of about 4~17 times compared to the other membranes. The durability of FAAM-PK-75 tested in 7 M KOH solution at 25℃ was high compared to the other membranes.
Hye Young Jung;Yongseok Jun;Kwan-Young Lee;Hyun S. Park;Sung Ki Cho;Jong Hyun Jang
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.14
no.3
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pp.283-292
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2023
Currently, spray coating has attracted interest in the mass production of anode catalyst layers for proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE). The solvent in the spray ink is a critical factor for the catalyst dispersion in ink, the microstructure of the catalyst layer, and the PEMWE performance. Herein, various pure organic solvents were examined as a substitute for conventional isopropanol-deionized water (IPA-DIW) mixture for ink solvent. Among the polar solvents that exhibited better IrO2 dispersion over nonpolar solvents, 2-butanol (2-BuOH) was selected as a suitable candidate. The PEMWE single cells were fabricated using 2-BuOH at various ionomer contents, spray nozzle types, and drying temperatures, and their performance was compared to the cells fabricated using a conventional IPA-DIW mixture. The PEMWE single cells with 2-BuOH solvent showed good performances comparable to the conventional IPA-DIW mixture case and highly durable performances under accelerated degradation tests.
Many rivers and seas have been affected by environmental contamination. Therefore, city water supplies often require a high-degree purification treatment to provide safe drinking water. However, in order to achieve a high-degree purification treatment, a large amount of chlorine has to be added to sterilize city drinking water. The added chlorine reacts chemically with water and forms hypochlorous and chlorine ions. The hypochlorous ionizes with hypochlorous ions and hydrogen ions. As a result, the city water contains a large amount of chlorine ion. As such, when city water is used with domestic boilers, many kinds of heat exchangers, and the engines of vehicle and ships, there are often corrosion problems. In this study, alkali water was electrochemically made by electrolysis of city water, and corrosion properties between alkali and city water were investigated with an electrochemical method. Most of the chlorine ions are thought to not be contained in the alkali water because the alkali water is created in the cathodic chamber with an electrolysis process. In other words, the chlorine ion can be mostly removed by its migration from a cathodic chamber to an anodic chamber. Moreover, the alkali water also contains a large amount of hydroxide ion. The alkali water indicated relatively good corrosion resistance compared to the city water and the city water exhibited a local corrosion pattern due to the chlorine ion created by a high-degree purification treatment. In contrast, the alkali water showed a general corrosion pattern. Consequently, alkali water can be used with cooling water to inhibit local corrosion by chlorine ions in domestic boilers, various heat exchangers and the engine of ships and for structural steel in a marine structure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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