수전해에서 수소 기포 생성과 과전압에 대한 수치적 연구

박수권; 손기헌

doi:10.6112/kscfe.2023.28.3.064

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자료유형: 학술저널

저자정보: 박수권 (서강대학교) 손기헌 (서강대학교)

저널정보: 한국전산유체공학회 한국전산유체공학회지 한국전산유체공학회지 제28권 제3호

발행연도: 2023.9

수록면: 64 - 71 (8page)

DOI: 10.6112/kscfe.2023.28.3.064

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In water electrolysis, bubbles generated between electrodes increase the electric potential required for water splitting. In this work, a numerical analysis of bubbly flow in water electrolysis is conducted using an Eulerian two-fluid method to investigate the interaction of bubble generation and electric potential. The electric potential field is solved by combining with a Tafel equation to consider the overpotential in an electrolysis cell. The present simulation demonstrates that the ohm resistance within the fluid region increases nonlinearly as the electric current density increases, indicating that the hydrogen production efficiency decreases at high current densities. The inlet velocity is observed to be a key factor to decrease the ohm resistance within the fluid region. The effects of inlet velocity and current density on the bubbly flow and electric overpotential are investigated.

#과전압(Overpotential) #수소 생산(Hydrogen Production) #수전해(Water Electrolysis) #Two-Fluid Method

참고문헌 (16)

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2014, Wang, M.., Wang, Z., Gong, X. and Guo Z., "The Intensification Technologies to Water Electrolysis for Hydrogen Production-A Review," Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol.29, pp.573-588.

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2008, Aldas K., Pehlivanoglu, N. and Mat, M.D., "Numerical and Experimental Investigation of Two-phase Flow in an Electrochemical Cell," International Journal of Hydrogen Energy, Vol.33, pp.3668-3675.

2000, Boissonneau, P. and Byrne, P., "An Experimental Investigation of Bubble-Induced Free Convection in a Small Electrochemical Cell," Journal of Applied Electrochemistry, Vol.30, pp.767-775.

2015, El-Askary, W.A., Sakr, I.M., Ibrahim, K.A. and Balabel, A., "Hydrodynamics Characteristics of Hydrogen Evolution Process Through Electrolysis: Numerical and Experimental Studies," Energy, Vol.90, pp.722-737.

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