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차세대 에너지-수소와 암모니아의 사용을 확장 : 감지 기술을 가진 다양한 분야에서 기술 혁신 달성
수소와 암모니아는 탄소 중립을 실현하기 위해 화석 연료를 대체하기위한 새로운 에너지 원으로 주목을 받고 있습니다. 그러나 수소는 가연성이며 암모니아는 독성입니다.
이 두 세대 에너지 의이 두 소스를 안전하게 활용하려면 농도와 유량을 빠르고 정확하게 측정 할 수있는 기술이 필수적입니다. Fuji Electric은 현재 수년에 걸쳐 재배 한 감지 기술을 사용하여 수소 및 암모니아를위한 측정 장비를 개발하고 있습니다.
민감도 증가, 분석기의 스포츠 보기적 과제
화상을 입을 때 CO2를 방출하지 않는 수소 및 암모니아는 발전소, 선박 및 공장에서 탈탄에 기여할 차세대 에너지 원으로 활용 될 것으로 예상됩니다. 감지 기술은 이러한 에너지 원의 활용을 확장하는 데 어려움을 겪는 핵심 중 하나입니다.
레이저 표시등이 가스에 비추하면 가스는 특정 파장의 빛을 흡수합니다. Fuji Electric이 개발 한 최초의 레이저 가스 분석기는 일본에서 판매 된 최초의 레이저 가스 분석기 가이 현상을 활용합니다.
MS. 산업 비즈니스 부서 측정 장비 개발 부서의 Shrestha
그러나 수소 또는 암모니아의 광 흡수 속도는 낮기 때문에 가스 농도를 측정하기가 어렵습니다.
“개발의 열쇠는 분석기의 민감도를 높일 수있는 방법을 결정하는 것이 었습니다.”라고 6 년 동안 회사와 함께 있었고이 제품을 출시하기위한 노력에 종사 해 온 Shrestha는 말합니다..
파형 소음 감소
분석기의 민감도를 높이기 위해 무엇을 할 수 있습니까? 레이저 표시등이 가스에 표시되고 신호가 파형으로 표시되면 노이즈가 관찰 될 수 있습니다.
MR. 감지 연구 부서의 요시민, 스포츠 보기 개발 부서
위에서 언급했듯이, 수소와 암모니아의 신호는 자연적으로 낮은 광 흡수 속도를 가지므로 매우 작습니다. 따라서 기존 필터를 스포츠 보기하여 가스 농도를 정확하게 측정 할 수 없습니다.
이 연구는 2021 년에 시작된 이래 진전과 좌절을 보았습니다. 그러나 돌파구가있었습니다.
이미지 처리 스포츠 보기 사용한 문제 해결
MR. 산업 비즈니스 부서 측정 장비 개발 부서의 Teraoka
팀장은 관련된 분야에서도 다양한 분야에서 기술을 주시하는 정책을지지했습니다. 이 정책을 염두에두고 팀은 다양한 학문 사회 및 문학 출처의 정보를 사용하여 연구를 수행했습니다.
2022 년 9 월, 개발이 시작된 지 1 년 반 동안, 팀 리더는 Yoshimine에서 당시 6 개월 동안 회사와 함께 있었던 Teraoka와 함께 특정 신호 처리 방법을 시도했다고 제안했습니다.이 방법에는 웨이블릿 변환, 이미지 처리 및 기타 필드에 사용 된 신호 처리 스포츠 보기이 포함되었다고 제안했습니다.
이 방법이 작동 할 수 있다는 사실을 깨닫고 Teraoka는 즉시 PC에서 시뮬레이션을 실행하기 시작했습니다. 파형의 노이즈가 완전히 제거되었습니다.
10 월에는이 스포츠 보기이 분석기에 통합되었습니다. 우리는 실험을 시작했고 개발 노력은 순조롭게 진행되는 것처럼 보였습니다.
“가스 분석기에 스포츠 보기 된 CPU (Central Processing Unit)는 계산에 너무 오래 걸렸습니다. CPU의 처리 전력을 높이면 비용이 증가합니다. 우리는 파형을 효율적으로 변환하는 방법에 대한 반복적 인 연구를 수행했습니다.
2023 년 2 월, Yoshimine과 Teraoka는 가스 농도를 측정하는 데 필요한 지점 데이터 만 변환해야한다는 결론에 도달했습니다. Yoshimine은“이전에는 존재하지 않았던 아이디어에서 결과를 얻을 수 있었기 때문에 성취감을 느꼈습니다.”라고 Yoshimine은 말합니다.
지열 프로젝트에서 개발 된 감지 스포츠 보기 활용
가스 분석기의 개발은 이제 명확한 경로에있었습니다. 그러나 실제로 차세대 에너지를 사용하려면 가스 농도 외에 유량을 측정해야합니다.
암모니아는 비료와 같은 제품에 사용되었으며, 액체 암모니아를 측정하기위한 유량계는 상업적으로 이용 가능했습니다. 그러나 액체 수소의 유량계는 존재하지 않았다.
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(참고)
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"혼합 상 흐름"은 액체 및 가스, 액체 및 고체와 같은 다른 상태에서 물질의 혼합을 말합니다.
매우 낮은 온도 -253 ° C의 수소 액화. 액체 형태의 부피는 가스의 부피의 1/800입니다.
수소 및 암모니아의 장비 측정
MR. 스포츠 보기 개발부 감지 연구 부서의 Jimbo
2018 년 회사에 합류 한 Jimbo는 이전에 지열 증기의 유량, 가스 및 액체의 혼합물을 측정하는 센서의 원칙을 연구하면서 지열 발전에 대한 연구 및 개발을 수행했습니다. 2023 년 4 월, 수소 유량계 개발 팀이 형성되었습니다.
상업적으로 이용 가능한 선례가없는 센서의 개발은 시행 착오 과정 이었지만 2024 년 봄에 프로토 타입이 완료되었습니다. 안전 이유 및 기타 요인의 경우 액체 수소를 처리하는 것은 매우 어렵고 일본에서 실험을 수행 할 수있는 시설은 거의 없습니다. 이러한 이유로, 첫 번째 테스트는 액체 질소를 사용하여 수행되었습니다.
“정확도는 여전히 낮지 만 센서로 작동하는지 확인할 수 있습니다. 앞으로 가능한 한 빨리 제품을 출시하려는 목표로 실제 액체 수소를 사용하여 정확도를 높이고 테스트를 수행 할 것입니다.”.
2026 회계 연도에서 제품 출시를 향한 작업
유량계 이전에 팀은 웨이블릿 변환을 도입하여 분석기를 발전 시켰으며 민감도를 더욱 향상시키기위한 연구를 계속했습니다..
2024 년 3 월, Fuji Electric은 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관 (NEDO)이 Green Innovation (GI) 프로젝트로 후원하는 차세대 선박을 개발하기위한 프로젝트에서 암모니아 연료 선박 공급망을 형성하기위한 주변 장비 개발을 제안했으며,이 제안은 수락되었습니다. 이 팀은 이제 암모니아가 해상에서 배를 연료하는 데 사용되는 암모니아 스탠드에 남아 있는지 여부를 측정하는 기술을 연구하고 있습니다.
학생들에게 보내는 메시지는 무엇입니까?
Yoshimine (왼쪽)은 다음과 같이 말합니다.“지속적으로 일하는 데 가장 중요한 기초는 건강과 안전입니다.이 과정에서 연구에 집중할 수 있습니다.”Jimbo (오른쪽)는 다음과 같이 말합니다.“저는 다른 분야에서 연구를 통해 새로운 것을 연구 할 수있는 새로운 것을 연구 할 수있는 기회로 축복을 받았습니다.
Yoshimine (왼쪽)은 다음과 같이 말합니다.“지속적으로 일하는 데 가장 중요한 기초는 건강과 안전입니다.이 과정에서 연구에 집중할 수 있습니다.”Jimbo (오른쪽)는 다음과 같이 말합니다.“저는 다른 분야에서 연구를 통해 새로운 것을 연구 할 수있는 새로운 것을 연구 할 수있는 기회로 축복을 받았습니다.
“이제 사용 환경이 명확 해졌으므로 개발을 진행할 때 특정 문제를 예상 할 수 있습니다. 우리는 2026 회계 연도 말까지 분석기를 시장에 내놓는 것을 목표로합니다.”Shrestha는 설명합니다..
Shrestha (왼쪽)는 다음과 같이 말합니다.“저는 팀으로 일하는 것을 선호합니다. Fuji Electric에서는 팀으로 일하고 있으므로, 우리는 질문이 있으면 선배 나 동료들에게 자유롭게 요청할 수 있습니다.”Teraoka (오른쪽)는“내가하는 일을 넓히려고 노력하는 것입니다. 책임 영역 측면에서만 생각하면 이해할 수없는 것들.”
수소와 암모니아의 장비 측정의 획기적인 분야에서 사용되는 기술에 의해 트리거되었습니다. 젊은 연구자들의 유연한 생각은 전 세계에서 공유되는 도전 인 탈탄화에 기여할 것입니다.
