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논문 상세정보

Abstract

Methods of producing hydrogen include steam reforming, electrochemical decomposition of water, and the SI process. Among these methods, the Sulfur iodine process is one of the most promising processes for hydrogen production. The thermochemical sulfur-iodine (SI) process uses heat from a high-temperature-gas nuclear reactor to produce $H_2$ gas; this process is known for its production of clean energy as it does not emit $CO_2$ from water. But the SI-process takes place in an extremely corrosive environment for the materials. To endure SI environments, the materials for the SI environment will have to have strong corrosion resistance. This work studies the corrosion resistances of the Fe-Si, Ni-Ti and Ni Alloys, which are tested in SI-process environments. Among the SI-process environments, the conditions of boiling sulfuric acid and decomposed sulfuric acid are selected in this study. Before testing in boiling sulfuric acid environments, the specimens of Fe-4.5Si, Fe-6Si, Ni-4.5Si, Ni-Ti-Si-Nb and Ni-Ti-Si-Nb-B are previously given heat treatment at $1000^{\circ}C$ for 48 hrs. The reason for this heat treatment is that those specimens have a passive film on the surface. The specimens are immersed for 3~14 days in 98wt% boiling sulfuric acid. Corrosion rates are measured by using the weight change after immersion. The corrosion rates of the Fe-6Si and Ni-Ti-Si-Nb-B are found to decrease as the time passes. The corrosion rates of Fe-6si and Ni-Ti-Si-Nb-B are measured at 0.056 mm/yr and 0.16 mm/yr, respectively. Hastelloy-X, Alloy 617, Alloy 800H and Haynes 230 are tested in the decomposed sulfuric acid for one day. Alloy 800H was found to show the best corrosion resistance among the materials. The corrosion rate of Alloy 800H is measured at -0.35 mm/yr. In these results, the corrosion resistance of materials depends on the stability of the oxide film formed on the surface. After testing in boiling sulfuric acid and in decomposed sulfuric acid environments, the surfaces and compositions of specimens are analyzed by SEM and EDX.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SI공정
SI공정이란?
120℃에서 850℃이상까지 다양한 온도 영역에서 요오드와 이산화황이 분제반응을 하면서 수소가 발생하는 공정

그 중 가장 활발하게 연구되고 있는 방법은 SI 공정 이다. SI공정은 120℃에서 850℃이상까지 다양한 온도 영역에서 요오드와 이산화황이 분제반응을 하면서 수소가 발생하는 공정이다. 850℃의 고온의 열원은 원자력발전소의 초고온 가스로(VHTR, very high temperature reactor)를이용한다.

수소 생산방법
수소 생산방법에는 무엇이 있는가?
물을 전기 분해하는 방법, Steam reforming 방법, SI (Sulfur- Iodine) 공정

청정 에너지 중 수소는 특히 연구가 활발하게 진행되고 있는데 그 생산하는 방법은 다양하다. 수소 생산방법은 물을 전기 분해하는 방법, Steam reforming 방법, SI (Sulfur- Iodine) 공정이 있다. 그 중 가장 활발하게 연구되고 있는 방법은 SI 공정 이다.

VHTR
VHTR의 장점은?
고유 안전성과 높은 온도의 에너지원으로써 이산화탄소를 발생시키지 않고 안정하게 SI 공정을 열원을 제공할 수 있다는 장점

850℃의 고온의 열원은 원자력발전소의 초고온 가스로(VHTR, very high temperature reactor)를이용한다. 초고온 가스로는 고유 안전성과 높은 온도의 에너지원으로써 이산화탄소를 발생시키지 않고 안정하게 SI 공정을 열원을 제공할 수 있다는 장점을 가지고 있어 이를 이용한 연구가 지속적으로 이뤄지고 있다.1,2) SI 공정을 통해 수소가 생산되는 화학 반응식은 다음과 같다.

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참고문헌 (7)

  1. Hiroyuki Ota, in Proceedings of the 13th International Conference on Nuclear Engineering (Beijing, China, May 2005) p. 1. 
  2. J. H. Chang, Y. W. Kim, K. Y. Lee, Y. W. Lee, W. J. Lee, J. W. Noh, M. H. Kim, H. S. Lim, Y. J. Shin, K. K Bae and K. D. Jung, Nuclear Eng. Tech., 39, 111(2007). 
  3. D. J. Kim, H. H. Lee, H. P. Kim, Y. S. Yi, W. S. Ryu and Y. W. Kim, in Proceedings of the 14th Asia-Pacific Corrosion Control Congress (Shanghai, China, October 2006) p. 10. 
  4. D. J. Kim, H. C. Kwon, H. P. Kim, J. Y. Park and Y. W. Kim, Integrity Assessment of Sulfuric Acid Container Materials for Hydrogen Production Using VHTR as a GEN IV (in Korean), 3rd., p. 29-36, Korean Socity of Pressure Vessels and Piping, Daejon, Korea (2007). 
  5. D. J. Kim, H. H. Lee, H. C. Kwon, H. P. Kim and S. S. Hwang, Corrosion of selected materials in boiling sulfuric acid for the nuclear power industries., 6th, p. 37-43, Corrosion Science and Technology, England (2007). 
  6. K. Ohira, Y. Kaneno, T. Takasugi, Mater. Sci. Eng. A, 399, 332 (2005). 
  7. J. W. Newkrik, R. K. Brow, J. Hsu, C. P. Larson, Materials Science & Technology 2007 Conference and Exhibition., (Detroit, USA, September 2007) p. 361. 

이 논문을 인용한 문헌 (1)

  1. 이경근, 정수진, 김대종, 김우곤, 박지연, 김동진 2011. "950℃ 순수헬륨 분위기에서 크리프 파단된 Alloy 617의 미세구조적 고찰" 한국재료학회지 = Korean journal of materials research, 21(11): 596~603 

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