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[표제지 등]
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요약문
SUMMARY
표목차
그림목차
목차
제1장 서론 19
제1절 연구의 배경 및 목적 20
제2절 연구의 범위 27
제3절 1차년도 연구내용 29
제4절 2차년도 연구내용 32
제5절 3차년도 연구계획 34
제2장 전기방전법을 이용한 수소제조 방법 35
제1절 연구의 배경 36
제2절 전기적인 특성모델 41
제3절 플라즈마 모델링 44
제3장 반응기 및 주변장치의 설계 및 제작 49
제1절 반응기 53
제2절 연료주입장치 57
제3절 전원공급 장치 59
제4절 가스 포집장치 61
제5절 전기적인 특성 측정장치 64
제4장 세라믹하우징을 이용한 전기방전이 수소생성에 미치는 영향 65
제1절 연구의 배경 66
제2절 실험 방법 68
제3절 실험결과 및 고찰 73
1. 전압-전류 특성 73
2. 수소 측정 76
제5장 전류검출에 의한 반응의 제어 78
제1절 연구의 배경 및 목적 79
제2절 제어 방법 80
제3절 장치 설명 83
제4절 실험결과 및 고찰 84
제6장 전기방전하 플라즈마반응의 전압-전류 특성 86
제1절 연구의 배경 87
제2절 절연파괴 88
1. 실험 88
제3절 전류 전압 특성 102
1. 실험 방법 102
2. 실험 결과 103
제7장 생성가스의 고체고분자막연료전지에의 활용 109
제1절 연구의 배경 110
제2절 실험방법 118
제3절 실험결과 및 고찰 121
제8장 생성가스의 정량분석을 위한 수소／산소 혼합가스의 스파크법을 이용한 정량분석에 관한 연구 124
제1절 연구의 배경 125
제2절 실험 방법 127
제3절 실험 결과 130
제9장 결론 133
제10장 향후 연구방향 136
참고문헌 139
해당년도 과제지원 발표물／특허 목록 144
부록 147
부록 A 148
부록 B 155
부록 C 156
부록 D : I／O 보드와 콘트롤 보드에 사용된 칩셋 사양 158
(표 1-1) 물을 분해하는 금속의 표준환원전압 (25℃) 22
(표 1-2) 수송차량에 사용되는 수소연료의 생성 단가 25
(표 1-3) 연구과제의 연차별 연구내용 28
(표 2-1) 물을 분해할 수 있는 금속과 물의 반응 시의 수소 생성량과 발열량(25℃)［16］ 39
(표 3-1) 1차년도 반응기와 2차년도 반응기의 비교 56
(표 3-2) 직류 전원장치의 모델사양 60
(표 4-1) 가스 크로마토그래피의 조건 72
(표 4-2) 각 기체들의 머무름 시간 72
(표 4-3) 전기방전에 의해 생성된 수소 기체. 세라믹 하우징의 형태에 따라 생성되는 수소의 양이 다르다 (내경(ID)과 높이(ℓ)는(높이(ℓ)은) ［그림 4-2］ 참조). 76
(표 7-1) Nafion®(이미지참조) Membrane의 물리화학적 물성 115
(표 7-2) 수소혼합가스를 사용했을 경우 100 mA／cm² 전류밀도에서 가한 외부전압과 전력 122
(표 8-1) 수소／산소 혼합 가스 중의 수소의 몰 분율(Mole fraction)과 재결합도(recombination degree) 130
［그림 2-1］ 전기방전을 이용한 빠른 수소제조법의 시스템개략도 37
［그림 2-2］ 전기방전을 이용한 빠른 수소제조법의 반응기 개략도 38
［그림 2-3］ 금속과 물의 반응에 따라 동반되는 현상 41
［그림 2-4］ 본 연구에서 사용된 단계별 전기적인 특성 모델 42
［그림 2-5］ 경로 1 반응모델 47
［그림 3-1］ 전기방전을 이용한 수소제조시스템의 블록 다이아그램 51
［그림 3-2］ 전기방전을 이용한 수소제조장치의 구성도 52
［그림 3-3］ 세라믹 하우징 54
［그림 3-4］ 반응기 옆면. (음극(cathode)은 지면과 약 45° 를 유지한다.) 55
［그림 3-5］ 연료주입장치의 개략도 58
［그림 3-6］ 수상치환법을 이용하여 생성가스의 포집 및 부피 측정을 위한 장치의 개략도 62
［그림 3-7］ 생성 가스의 정량분석에 이용된 몰 뷰렛(Mohr buret)의 개략도 1. Mohr buret 2. Leveling bulb 3. Tygon tube 4. Water level 63
［그림 4-1］ 금속과 물의 반응을 위한 실험 장치 69
［그림 4-2］ 세라믹 하우징에 의해 캡슐화된 알루미늄도선 (세라믹 하우징의 내경(ID)와 높이(ℓ)는 (표 4-3)에 나타내었다). 70
［그림 4-3］ 물 안에 놓여진 산화전극과 알루미늄을 통한 전기방전의 전압-전류 특성( (표 4-3)의 테스트 2 참조). 74
［그림 4-4］ ［그림 4-3］에서 나타낸 전기방전에 공급된 전력과 소모된 총에너지 75
［그림 5-1］ 반응의 자동제어를 위한 시스템 개략도 80
［그림 5-2］ 반응의 자동제어 메카니즘 81
［그림 5-3］ 반응의 자동제어시스템의 블럭선도 82
［그림 6-1］ 절연파괴를 관측하기 위한 반응기 89
［그림 6-2］ 절연파괴 현상을 관측하고 전류를 측정하기 위한 블록 다이아그램 90
［그림 6-2(a)］ 전기적인 특성을 측정하기 위한 반응기 91
［그림 6-2(b)］ 외부회로를 첨가한 등가회로 92
［그림 6-3］ 전기방전의 초기상태 94
［그림 6-4］ 전기분해가 일어나는 단계. (전기분해로 인해 물의 요동이 생긴다.) 95
［그림 6-5］ 고전압에 의해 알루미늄 끝 부분에 불꽃이 형성 되는 단계 96
［그림 6-6］ 절연파괴의 초기 단계 97
［그림 6-7］ 절연파괴가 일어나는 동시에 전기화학적인 연소반응이 시작되는 단계 98
［그림 6-8］ 전기화학적인 연소반응 단계 99
［그림 6-9］ 전기화학적인 연소반응이 격렬해 지는 단계 100
［그림 6-10］ 전기화학적인 연소반응에 의해 간극이 멀어진 단계. (［그림6-3］의 초기상태와 같은 환경이 된다.) 101
［그림 6-11］ 전극 사이의 거리에 따른 전류밀도 곡선 103
［그림 6-12］ 전원장치만 사용한 경우의 전형적인 전류와 전압의 파형 105
［그림 6-13］ 외부회로 RLC를 첨가한 경우의 전형적인 전류와 전압의 파형 106
［그림 6-14］ MIG 형 전원 공급장치를 사용한 경우의 전형적인 전압과 전류 파형 108
［그림 7-1］ 고체전해질을 통한 수소 이온의 이동 111
［그림 7-2］ 고체고분자전해질 연료전지의 작동원리 112
［그림 7-3］ 고체고분자전해질형 단위연료전지의 구성 118
［그림 7-4］ 고체고분자막을 이용한 수소-산소 혼합가스 산화반응의 개략도 120
［그림 7-5］ 적용된 전압과 전류의 특성 121
［그림 8-1］ 수소／산소 재결합 반응을 위한 실험장치의 개략도 128
［그림 8-2］ 전기 신호를 측정하기 위해 사용된 등가회로 Rp : Protection resistor , wire-wound type 100Ω Rc : Current viewing resistor, 100Ω Vs : Spark ignition voltage Vc : Voltage for current viewing, I ＝ Vc／Rc(이미지참조) 129
［그림 8-3］ 스파크에 의한 전압과 전류 곡선 131
［그림 8-4］ 수소와 산소의 혼합 가스에서 수소의 몰 분율에 대한 수소의 재결합도 곡선 132
［그림 A-1］ 수소제조장치의 전체 시스템 148
［그림 A-2］ 수소제조를 위한 반응기와 연료주입장치 149
［그림 A-3］ 반응기 150
［그림 A-4］ 연료주입장치 151
［그림 A-5］ 반응기, 연료주입장치와 자동제어 시스템 152
［그림 A-6］ 자동제어 시스템과 전류센서 153
［그림 A-7］ 자동제어 시스템 154
［그림 B-1］ 전원장치의 고압부(HV)에 대한 블록 다이어그램 155
［그림 B-2］ 고압부와 저압부의 연계에 대한 개략도 155
［그림 C-1］ I／O 보드의 회로도 156
［그림 C-2］ 콘트롤 보드의 회로도 157
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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