• Title, Summary, Keyword: 수소 제조가격

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Synthesis and Characteristic of Cu/YSZ Composite for High Temperature Electrolysis Cathode (고온수전해 수소극용 Cu/YSZ의 제조 및 특성)

  • Hong, Hyun-Seon;Kim, Jong-Min;Shin, Seock-Jae
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.101-104
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    • 2007
  • 700 $^{\circ}C$이상의 온도에서 실시되는 고온수전해는 다가오는 수소경제시대의 주요한 수소제조기 술로 주목되고 있다. 이 연구에서는 Ni보다 전기전도도가 우수하고 가격이 저렴한 Cu를 사용하여 고온수 전해 수소극용 Cu/YSZ 복합체를 기계적합금법에 의해 제조하여 미세구조를 관찰하였고 Cu/YSZ를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수조제조 실험을 실시하였다. Cu/YSZ 복합체는 Cu와 YSZ를 6:4(vol%)의 조성비로 유성밀을 사용하여 400 rpm으로 24시간 동안 실시하여 제조하였다. 고에너지 볼밀 후 500 nm이하의 나노크기의 복합체가 제조되었으며 Cu입자에 YSZ가 고르게 분포되어 있었다. 수은압입법으로 측정한 기공률은 70%이고 기공크기는 평균 0.5 ${\mu}m$으로 미세한 기공으로 이루어져 있었다. 제조된 Cu/YSZ 복합체를 수소전극으로 한 반전지를 제조하여 수소제조 실험을 실시한 결과 Ni/YSZ 전극보다 수소제조 성능이 우수한 것으로 나타났다. Cu의 높은 열팽창계수와 낮은 녹는점을 보완하면 우수한 고온수전해용 전극재료로 사용될 것으로 판단된다.

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수소연료전지용 분리판 소재 및 제조공정기술

  • Lee, Chang-Rae;Yang, Cheol-Nam
    • 기계와재료
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    • v.21 no.2
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    • pp.24-49
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    • 2009
  • 분리판은 수소연료전지 스택을 구성하는 부품 중에서 가장 많은 수량이 사용되는 부품의 하나로서 연료전지의 출력밀도(powder density, W/L), 비출력(specific power, W/kg) 및 가격($/kWe) 관점에서 가능한 저가의 소재 및 제조공정으로 경량/박형화가 이루어져야 하는 핵심부품이다. 이러한 저가의 경량/박형화 분리판 개발의 전제 조건은 연료전지 스택에서 요구하는 다양한 물성, 장기 수명 및 신뢰성을 나타내는 내구성을 만족해야 하는 것이다. 본고에서는 지금까지의 수소연료전지, 특히 고분자전해질 연료전지를 중심으로 분리판에서 사용되는 소재 및 제조공정기술의 현황, 분리판 개발에서 요구되는 다양한 기술적인 요소 및 그 문제점을 중심으로 살펴봄으로써 고성능, 고내구성 분리판 소재 및 제조공정 개발의 발전방향에 대하여 고찰하였다.

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Hydrogen Production with Space velocity and Steam/CO ratio by Water Gas Shift Reaction of Syngas from waste (폐기물 합성가스의 수성가스 전환 반응을 이용한 공간속도 및 스팀공급비에 따른 수소생산 특성)

  • Kim, Su-Hyun;Gu, Jae-Hoi;Seo, Min-Hye;Yoon, Ki-Su;Kim, Sung-Hyun;Choi, Jong-Hye
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.829-831
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    • 2009
  • 폐기물, 석탄 등 다양한 시료의 가스화 반응을 통해서 발생되는 합성가스는 CO, $H_2$, $CO_2$가 주성분으로 가스엔진, 가스터빈 등의 연료로 사용하여 발전하거나 합성반응을 통해 다양한 화학원료로의 전환이 가능하다. 또한 폐기물, 석탄 등의 다양한 원료의 가스화 반응에 의해 발생한 합성가스로부터 F-T(Fischer-Tropsch) 합성을 통한 인조합성석유, Non F-T 합성을 통한 메탄올, DME(Dimethyl Ether) 등을 제조할 수 있으며, 메탄화 반응을 통해 대체천연가스(SNG, Substitute Natural Gas)로 제조하여 활용하는 방안도 가능하다. 또한 현재 상업용 규모의 수소 제조 방법 중에서 가장 경제적인 방법으로 천연가스를 개질하여 CO, $H_2$가 주성분인 합성가스를 만든 다음 수성가스 전환, PSA(Pressure Swing Adsorption)통해 $CO_2$$H_2$를 분리하여 생산하고 있으나, 천연가스 가격의 상승 및 다양한 시료로부터 향후 경제성 확보가 가능한 수소 제조 방법에 대한 연구가 진행되고 있으며, 석탄 가스화 및 폐기물 가스화를 통해 얻어진 합성가스로부터의 수소 제조 공정이 개발 및 상업화 추진되고 있다. 본 연구에서는 폐기물 가스화를 통해 발생한 합성가스에 대하여 수성가스 전환 반응을 통한 수소 생산 특성 및 수성가스 전환 반응의 공간속도 변화 및 스팀주입량 변화에 따른 반응 특성을 고찰하였다.

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Economic Evaluation of Domestic Low-Temperature Water Electrolysis Hydrogen Production (국내 저온수전해 수소생산의 경제성 평가)

  • Gim, Bong-Jin;Kim, Jong-Wook;Ko, Hyun-Min
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.22 no.4
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    • pp.559-567
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    • 2011
  • This paper deals with an economic evaluation of domestic low-temperature water electrolysis hydrogen production. We evaluate the economic feasibility of on-site hydrogen fueling stations with the hydrogen production capacity of 30 $Nm^3/hr$ by the alkaline and the polymer electrolyte membrane water electrolysis. The hydrogen production prices of the alkaline water electrolysis, the polymer electrolyte membrane water electrolysis, and the steam methane reforming hydrogen fueling stations with the hydrogen production capacity of 30 $Nm^3/hr$ were estimated as 18,403 $won/kgH_2$, 22,945 $won/kgH_2$, 21,412 $won/kgH_2$, respectively. Domestic alkaline water electrolysis hydrogen production is evaluated as economical for small on-site hydrogen fueling stations, and we need to further study the economic evaluation of low-temperature water electrolysis hydrogen production for medium and large scale on-site hydrogen fueling stations.

Economic Evaluation of Domestic Photoelectrochemical Hydrogen Production (국내 광전기화학 수소생산의 경제성 평가)

  • Gim, Bong-Jin;Kim, Jong-Wook
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.21 no.1
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    • pp.64-71
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    • 2010
  • This paper deals with an economic evaluation of domestic immersing type photoelectrochemical hydrogen production. We also make some sensitivity analysis of hydrogen production prices by changing the values of input factors such as the initial capital cost, the solar to hydrogen conversion efficiency, and the system duration time. The hydrogen production price of the immersing type photoelectrochemical system was estimated as 8,264,324 won/$kgH_2$. It is expected that the production cost by photoelectrochemical hydrogen production can be reduced to 26,961 won/$kgH_2$ if the solar to hydrogen conversion efficiency is increased to 14%, the system duration time is increased to 20,000 hours, and the initial capital cost is decreased to 10% of the current level. The photoelectrochemical hydrogen production is evaluated as uneconomical at this time, and we need to enhance the solar to hydrogen conversion efficiency and the system duration time as well as to reduce prices of the system facilities.

Economic Evaluation of Domestic Photobiological Hydrogen Production (국내 광생물학적 수소생산의 경제성 평가)

  • Gim, Bong-Jin;Kim, Jong-Wook
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.19 no.4
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    • pp.322-330
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    • 2008
  • This paper deals with an economic evaluation of domestic photobiological hydrogen production. We evaluate the economic feasibility of domestic photobiological hydrogen production utilizing green algae and cyanobacteria. In addition, we make some sensitivity analysis of hydrogen production prices by changing the values of input factors such as the price of a photo-bioreactor and the value of solar to hydrogen efficiency. The estimated hydrogen production price of the two-step indirect biophotolysis was 12,099won/kg$H_2$. It is expected that the hydrogen production price by the two-step indirect biophotolysis can be reduced to 2,143won/kg$H_2$ if the solar to hydrogen efficiency is increased to 10% and the price of a photo-bioreactor is decreased to $25/$m^2$. The two-step indirect biophotolysis is evaluated as uneconomical at this time, and we need to enhance the solar to hydrogen efficiency and to reduce the prices of the photo-bioreactor and system facilities.

Economic Evaluation of Domestic Window Type Photoelectrochemical Hydrogen Production Utilizing Solar Cells (태양전지를 이용한 국내 Window Type 광전기화학 수소생산의 경제성 평가)

  • Gim, Bong-Jin;Kim, Jong-Wook
    • Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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    • v.21 no.6
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    • pp.595-603
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    • 2010
  • This paper deals with an economic evaluation of domestic window type photoelectrochemical hydrogen production utilizing solar cells. We make some sensitivity analysis of hydrogen production prices by changing the values of input factors such as the initial capital cost, the solar to hydrogen conversion efficiency, and the system duration time. The hydrogen production price of the window type photoelectrochemical system was estimated as 1,168,972 won/$kgH_2$. It is expected that hydrogen production cost can be reduced to 47,601 won/$kgH_2$ if the solar to hydrogen conversion efficiency is increased to 14%, the system duration time is increased to 20,000 hours, and the initial capital cost is decreased to 25% of the current level. We also evaluate the hydrogen production cost of the water electrolysis using the electricity produced by solar cells. The corresponding hydrogen production cost was estimated as 37,838 won/$kgH_2$. The photoelectrochemical hydrogen production is evaluated as uneconomical at this time, and we need to enhance the solar to hydrogen conversion efficiency and the system duration time as well as to reduce prices of the system facilities.

Electrical and optical properties of Fluorine and Hydrogen co-doping ZnO (Fluorine과 Hydrogen을 co-doping한 ZnO 박막의 전기적 및 광학적 특성)

  • Lee, Seung-Hun;Tark, Sung-Ju;Kang, Min-Gu;Park, Sung-Eun;Kim, Won-Mok;Kim, Dong-Hwan
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.359-359
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    • 2009
  • 투명전도 산화막 재료로 널리 사용되고 있는 ITO는 전기적 및 광학적 특성이 우수한 장점이 있으나, ITO의 주 재료인 인듐은 매장량이 적어서 가격이 고가인 단점이 있어 대체 재료의 개발이 시급한 상황이다. ITO 대체 TCO로 가장 유력한 후보인 Al doped ZnO(AZO)는 가시광을 투과하는 성질을 가지고 있고, 저온 공정이 가능하다는 장점뿐만 아니라 수소 분위기의 안정성 및 가격이 싸다는 장점이 있다. 본 연구에서는 양이온 금속원소(Al)과 음이온 할로겐 원소(F) 및 수소(H)를 co-doping한 ZnO 박막을 rf 마그네트론 스퍼터를 이용하여 증착한 뒤 도핑량과 진공중에서의 열처리에 따른 전기적 및 광학적 특성에 대해 고찰하였다. Al과 H를 co-doping한 ZnO의 박막의 경우 Al의 농도가 낮은 TCO박막이 전기적 특서에서 더 큰 향상을 보였으며, 동일한 F 함량에서는 H 함량이 늘어날수록 캐리어의 증가해 TCO박막의 전기적 특성이 향상되는 것으로 나타났다. 그러나 진공중의 열처리에 따른 F와 H의 거동은 반대로 나타났다. 이 연구를 통해서 $36.2cm^2$/Vs의 높은 홀 이동도와 $2.9{\times}10^{-4}{\Omega}cm$의 낮은 비저항을 가지는 ZnO계 박막의 제조가 가능하였다.

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A Study on the Analysis of Hazardous Risk Factors for Component in Hydrogen Station with Water Electrolysis Device (수전해 수소충전소 부품별 유해위험요인 분석)

  • Seo, Doo-Hyoun;Rhie, Kwang-Won;Kim, Tae-Hun
    • Journal of the Korean Institute of Gas
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    • v.23 no.6
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    • pp.33-38
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    • 2019
  • In order to invigoration the hydrogen economy, production of hydrogen needed for hydrogen charging stations and hydrogen fuel cells is needed. Generally, it is reforming used to coal fuel or natural gas. Other technologies include water electrolysis using pure water. Among these water electrolysis technologies, development is mainly carried out using PEM(Polymer Electrolyte Membrane electrolysis). In this study, the company aims to identify potential harmful hazards to PEM electrolysis hydrogen stations in the development stage among hydrogen charging stations. In order to find the hazardous factors in the facilities of the electrolysis and hydrogen charging stations, we were analyzed by Failure Mode & Effect Analysis(FMEA).

Titanium oxide-based photocatalysts for highly efficient hydrogen generation ($TiO_2$ 기반 고효율 광촉매의 수소 생산)

  • Choe, Jin-Yeong;Park, Won-Ung;Jeon, Jun-Hong;Mun, Seon-U;Kim, Eun-Gyeom;Im, Sang-Ho;Han, Seung-Hui
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.215-215
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    • 2012
  • 급속한 산업의 발달은 심각한 환경오염 및 에너지 문제를 가져왔다. 이를 해결하기 위한 방안으로 수소에너지에 대한 관심이 증가하고 있으며, 수소에너지를 생산하는 방법 중 하나로 태양에너지를 원천으로 하는 광촉매(photocatalyst)에 대한 연구가 점차적으로 증가하고 있는 추세이다. 현재 광촉매로 가장 많이 사용되는 $TiO_2$의 경우, 뛰어난 광활성과 저렴한 가격, 광 안정성, 화학적 안정성을 가짐에도 불구하고, 3.2 eV라는 넓은 band gap을 가지기 때문에 385 nm 이상의 긴 파장을 갖는 가시광선은 흡수할 수 없다. 또한, 광촉매 반응과정 중 recombination으로 인한 효율의 손실이 크기 때문에 이러한 문제들을 해결하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. 본 연구에서는 ICP-assisted DC magnetron sputtering 방법을 이용하여 높은 결정성을 갖는 $TiO_2$ 박막을 제조하였다. 제작된 $TiO_2$ 박막은 높은 광촉매 특성을 나타냈으며, 또한 $TiO_2$의 anatase phase와 rutile phase의 bilayer structure를 통하여 recombination을 감소시킴으로써 높은 효율을 갖는 광촉매를 제작하였다. 박막의 chemical state와 crystallinity를 확인하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy와 X-ray diffractometer를 이용하여 분석을 수행하였으며, 물 분해 장치(water splitting device)를 제작하여 수소와 산소 생성시 흐르는 전류를 측정하여 광촉매 특성을 평가하였다.

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