• Title/Summary/Keyword: 수전해

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Optimization of Operating Parameters for Alkaline Water Electrolysis Using Anion Exchange Membrane (음이온 교환막 알칼리 수전해의 운전 조건 최적화)

  • Jang, Myeong-Je;Won, Mi-So;Lee, Gyu-Hwan;Choe, Seung-Mok
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • pp.151-151
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    • 2016
  • 수소는 친환경 에너지원으로 주목 받고 있으며 미래 화석연료의 고갈에 대비할 수 있는 물질이다. 수전해는 natural gas steam reforming 또는 coal gasification 같은 방법에 비해 공해 물질의 방출이 없어 미래지향적인 기술로 간주된다. 저온형 수전해는 크게 알칼리 수전해와 고분자 전해질막 수전해로 구분되며 각각의 기술은 장단점을 가지고 있다. 알칼리 수전해는 비백금계 물질을 촉매로 사용할 수 있는 이점이 있으나 알칼리 용액으로 인한 부식, 높은 과전압에 의한 효율저하 그리고 간헐적인 사용에 적합하지 않다. 고분자 전해질막 수전해는 간헐적인 사용이 용이하고 높은 에너지 밀도를 가지지만 산성분위기로 인한 백금계 촉매를 사용해야 하므로 수소 생산 비용이 증가하게 된다. 본 연구에서는 알칼리 수전해와 고분자 전해질막 수전해 방식의 이점을 최대한 이용하고 단점을 극복하기 위한 방법으로 음이온 교환막(anion exchange membrane, AEM)을 적용한 셀 구조를 소개한다. 본문에서는 AEM 수전해 단위 셀의 구성요소들인 AEM 종류, 가스 확산층의 밀도와 운전조건인 알칼리 수용액 농도, 온도의 조건을 다르게 하여 최상의 구성 요소 조건 및 운전조건을 알아보았다.

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그린수소 생산을 위한 수전해기 소재부품 개발 동향과 뿌리기술 적용 방안

  • Kim, Yeong-Su
    • Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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    • v.7 no.2
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    • pp.22-28
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    • 2021
  • 최근 잇따라 발생하고 있는 이상 기후로 탄소 중립에 대한 관심이 높아지고 있다. 우리나라 정부도 신재생에너지 중심의 에너지 전환과 수소 경제 활성화에 대한 정책을 연일 발표하면서 많은 국책 과제들이 추진되고 있다. 잉여 재생에너지를 수소 가스로 변환하여 저장했다가 필요할 때 다시 전기로 사용하거나, 수소 가스 자체를 타 산업에 활용할 수 있게 해주는 핵심 기술이 수전해 기술이다. 다양한 수전해 기술 중에 PEM 수전해 기술은 재생에너지의 빠른 변동에 신속하게 대응할 수 있어 재생에너지 확산과 더불어 최근 높은 관심을 받고 있는 기술이다. 그러나 비싼 촉매와 내부식성이 필요한 핵심 부품들이 국산화 되어 있지 않아 장치의 가격이 높은 상황이다. 그에 따라 아직은 수전해를 통해 생산된 수소 단가가 다른 기술을 통해 생산된 수소들 보다 가격이 높아 상업화가 더디게 진행되고 있다. 그러나 정밀 가공, 열처리, 코팅 등의 뿌리 기술들을 이용하면 PEM 수전해기의 핵심 부품인 bipolar plate나 end plate, 분리판 등을 국산화 하여 수소 생산 단가를 낮출 수 있는 여지는 충분하다. 탄소 중립에 반드시 필요한 그린 수소가 가격 경쟁력을 확보할 수 있도록 산업간 기술 협력이 절실한 시점이다.

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Degradation of Electrode and Membrane in Proton Exchange Membrane Fuel Cell After Water Electrolysis (수전해 반응에 의한 고분자전해질 연료전지 전극과 막의 열화)

  • Jeong, Jae-Hyeun;Shin, Eun-Kyung;Jeong, Jae-Jin;Na, Il-Chai;Chu, Cheun-Ho;Park, Kwon-Pil
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.52 no.6
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    • pp.695-700
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    • 2014
  • Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) can generate hydrogen and oxygen from water by electrolysis. But the electrode and polymer electrolyte membrane degrade rapidly during PEM water electrolysis because of high operation voltage over 1.7V. In order to reduce the rate of anode electrode degradation, unsupported $IrO_2$ catalyst was used generally. In this study, Pt/C catalyst for PEMFC was used as a water electrolysis catalyst, and then the degradation of catalyst and membrane were analysed. After water electrolysis reaction in the voltage range from 1.8V to 2.0V, I-V curves, impedance spectra, cyclic voltammograms and linear sweep voltammetry (LSV) were measured at PEMFC operation condition. The degradation rate of electrode and membrane increased as the voltage of water electrolysis increased. The hydrogen yield was 88 % during water electrolysis for 1 min at 2.0V, the performance at 0.6V decreased to 49% due to degradation of membrane and electrode assembly.

Study on Correlation with Receiving Coil and Transmitting Coil for Wireless Power Transfer at Iron Spindle (철제 스핀들에서 무선전력전송을 위한 송전기와 수전기의 상관관계 연구)

  • Lee, GiBum;Ahn, Geontae;Choi, KangHyouk
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.18-19
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    • 2015
  • 본 논문에서는 회전체에 붙어있는 센서에 전원을 공급하기 위하여 전자기 공진형 무선전력전송을 사용하고 있다. 회전체는 철제 스핀들로 만들어 졌으며, 스핀들 표면에 수전기를 부착하여 무선전력을 수전하고 있다. 송전기에 무선전력을 송전하고 수전기에서 전력을 수전하고자 할 때, 철제 스핀들 때문에 전력 전달효율이 감소된다. 따라서 최적의 전력전달 조건을 찾아 송전기와 수전기의 위치 및 크기를 설계하여야 한다. 본 논문에서는 송전기의 위치를 변화시키고, 수전기의 각도를 변화시키면서 송 수전기 간의 전력전달 특성을 연구하였다.

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Oxygen Evolution Characteristics of Non-Noble Metal Electrochemical Catalysts for Water Electrolysis (비귀금속 전기화학 촉매의 수전해 산소 발생 특성)

  • Park, Yu-Se;Choe, Seung-Mok;Lee, Gyu-Hwan;Kim, Yang-Do
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • pp.168.1-168.1
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    • 2017
  • 화석연료를 대체하기 위한 에너지원으로서 수소에너지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수전해는 무한 청정한 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 기술로써 대표적으로 알칼리 수전해(alkaline water electrolysis, AWE)와 고분자 전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis, PEMWE)가 있다. 그 중, AWE는 알칼리 분위기에서 물분해 반응이 진행되어 촉매의 부식 위험성이 비교적 낮기 때문에 상대적으로 저렴한 비귀금속 산화물 촉매를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 비귀금속인 Cu, Co를 이용하여 $CuCoO_4$를 합성한 후 산소 발생 촉매 물질로 활용하여 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER)특성을 고찰하였다.

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A Research Trend on Diaphragm Membranes Alkaline Water Electrolysis System (알칼리 수전해용 격리막 기술 연구동향)

  • Im, Kwang Seop;Son, Tae Yang;Jeong, Ha Neul;Kwon, Dong Jun;Nam, Sang Yong
    • Membrane Journal
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    • v.31 no.2
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    • pp.133-144
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    • 2021
  • Alkaline water electrolysis system is the oldest technology among various hydrogen production processes to produce green hydrogen with the least amount of greenhouse gas generated. Alkaline water electrolysis (AWE) system is used in alkaline atmosphere condition. In comparison to polymer electrolyte membrane water electrolysis (PEMWE), this system can utilize stable transition metals such as nickel, cobalt, and silver, as electrode catalysts. AWE is relatively inexpensive, and can easily be scaled up to large scale. The system is a mature technology, as it has been in operation since the beginning of the 20th century in MW-scale for hydrogen generation, and there are currently more than 20 commercial manufacturers. In this review, the basic principles of AWE, along with catalysts, electrodes, and diaphragm membranes, are summarized. Particularly, the research and development trends of the diaphragm membrane unit, which is the core component of an AWE, are discussed in detail.

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).

Technology Trends in Stainless Steel for Water Splitting Application (스테인레스 강의 수전해 전극 응용기술 동향)

  • Kim, Moonsu;Ha, Jaeyun;Kim, Yong-Tae;Choi, Jinsub
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.24 no.2
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    • pp.13-27
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    • 2021
  • Stainless steel, which includes Ni and Cr with Fe balance, is most often applied for a wide range of applications such as structure and equipment material. It is not only suitable for use in these applications due to its good corrosion resistance, but also can be applied to catalyst, supporting material, and current collector due to intrinsic properties of Ni and Fe contained in stainless steel. Therefore, in recent years, a lots of surface treatment methods have been studied to activate stainless steel, developing application of water splitting system. In this review paper, the research on the surface treatment technology of stainless steel for water splitting is summarized. It is expected to be able to propose the diverse surface treatment approaches of stainless steel for application to low-cost and highly efficient water splitting electrode.

The Effect of the Photosynthetic Ability and the Nutritional Status on Dry matter Production and Yield Components of the Rice Plant at the Latter Half of the Growth Stage (수도 생육후기 광합성 능력과 영양환경이 건물생산과 수량구성요소에 미치는 영향)

  • Joo-Yul Lee
    • KOREAN JOURNAL OF CROP SCIENCE
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    • v.21 no.2
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    • pp.187-202
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    • 1976
  • Experiment were conducted to study the photosynthetic ability of several rice varieties and the influence of the drymatter production on the yield components of the rice plant, especially in ripening period. The photosynthetic ability at the ripening period, the varieties were classified into two groups as relatively high capacity and low capacity. With the earlier the transplanting date and the higher the N-content leaf blade, the greater the ratio of reserved assimilates befere heading time to the ear. This could be support the fact that the rate of full-ripened grains or grain yield of 'Tongil' variety may increased by the change of environment condition.condition.

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Experimental Study on the SPE Water Electrolysis in KIER (KIER 실험용 SPE 수전해장치의 실험결과 및 고찰)

  • 김정덕;심규성;명광식;김종원
    • Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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    • pp.143-148
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    • 2002
  • SPE(solid polymer electrolyte) 수전해법은 고체고분자전해질 막(membrane)을 전해질로 사용하는 방법으로서 이 전해질 막은 알칼리 수전해에서의 KOH전해질과 격리막을 합쳐놓은 것과 같은 역할을 수행한다. SPE 수전해는 양극(anode)에서 촉매 전극에 의해 물로부터 산소기체(O$_2$)와 수소이온(H$^{+}$)이 발생되며 수소이온(H$^{+}$)은 다량의 물($H_2O$)분자와 함께 고체고분자전해질 막을 통하여 음극으로 이동하여 외부회로를 통해 도달한 전자(e)와 음극(cathode)에서 만나 수소기체(H$_2$)를 발생시키는 방법이다.(중략)

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