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dc.contributor.authorPinto, Pedro Henrique Cavalcante
dc.date.accessioned2022-10-03T17:57:55Z
dc.date.available2022-10-03T17:57:55Z
dc.date.issued2022-09-13
dc.identifier.citationPINTO, Pedro Henrique Cavalcante. Avaliação da produção de H2 a partir da reforma a seco do metano e eletrólise da água. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16781.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16781
dc.description.abstractThe global energy demand since the industrial revolution has grown continuously and is projected to grow by 50% in the next 30 years. Following the current proportion of energy sources, it becomes environmentally unsustainable to supply this amount with a proportion of 83.7% coming from non-renewable sources. Several alternative and more sustainable sources have emerged and are still under development to reverse this proportion. One of them is the use of hydrogen gas, H2, in energy supply and as a fuel, replacing fossil fuels. There are different ways of producing H2, the most conventional ones with a carbon footprint of medium to high intensity, thus generating gray or blue hydrogen. There are alternatives such as water electrolysis that can guarantee the production of gas without the emission of any gaseous pollutants (CO, CH4, CO2, among others). In this work, the Aspen Plus® process simulator was used to analyze the production of hydrogen by two routes: the dry reforming of methane and the electrolysis of water. For the first route, the Gibbs reactor was used to evaluate the thermodynamic limits of the reaction and the production capacity. Sequentially, the kinetics presented by Luyben (2014) were used to simulate the production of H2 using a PBR reactor considering a production capacity sufficient to meet approximately 6.0% of the energy demand of the northern region of Brazil. The production of H2 with the reactor at a pressure of 1.0 bar, feed ratio CH4/CO2 = 1/1.1 and temperatures of 800 and 920 °C were 1,587 and 1,649 kg H2 s-1, respectively. For the second route, data from Sànchez et al. (2019) for the calculations of the electrolytic cell needed to perform the electrolysis of water and the stoichiometric reactor (RSTOIC) and separation units were used for the development of the process on the simulator. The production of H2 was low, with conversion of approximately 0.18% of the water fed with a flow of approximately 50 kmols h-1 and operating conditions of 75°C and 7 bar. To increase the production of H2, it is necessary to improve and optimize the activity of electrolytic cells and use clean energy from wind, solar or hydraulic sources.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectHidrogêniopor
dc.subjectHydrogeneng
dc.subjectEletrólise da águapor
dc.subjectWater electrolysiseng
dc.subjectReforma a seco do metanopor
dc.subjectDry reforming of methaneeng
dc.titleAvaliação da produção de H2 a partir da reforma a seco do metano e eletrólise da águapor
dc.title.alternativeEvaluation of H2 production from dry reforming of methane and water electrolysiseng
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Santos, João Batista Oliveira dos
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0285313473901330por
dc.description.resumoA demanda energética global desde a revolução industrial tem crescido continuamente e apresenta projeção de crescimento de 50% nos próximos 30 anos. Seguindo a proporção atual das fontes energéticas, torna-se ambientalmente insustentável atender essa quantidade com uma proporção de 83,7% advinda de fontes não renováveis. Diversas fontes alternativas e mais sustentáveis surgiram e ainda estão em desenvolvimento para inverter essa proporção. Uma delas é o uso do gás hidrogênio, H2, no fornecimento de energia e como combustível, substituindo os combustíveis fósseis. Há disponível diferentes formas de produção do H2, sendo as mais convencionais com pegada de carbono de intensidade média a alta, gerando assim o hidrogênio cinza ou azul. Há alternativas como a da eletrólise da água que podem garantir a produção do gás sem emissão de nenhum poluente gasoso (CO, CH4, CO2, entre outros). Neste trabalho, foi utilizado o simulador de processo Aspen Plus® para a análise da produção de hidrogênio por duas rotas: a reforma a seco do metano e a da eletrólise da água. Para a primeira rota, foi utilizado o reator de Gibbs para avaliar os limites termodinâmicos da reação e a capacidade de produção. Sequencialmente, foi utilizado a cinética apresentada por Luyben (2014) para simular a produção de H2 utilizando um reator PBR considerando uma capacidade produtiva suficiente para atender aproximadamente 6,0% da demanda energética da região norte do Brasil. A produção de H2 com o reator a pressão de 1,0 bar, proporção de alimentação CH4/CO2 = 1/1.1 e temperaturas de 800 e 920 °C foram de 1,587 e 1,649 kg H2 s-1, respectivamente. Para a segunda rota, foi utilizado os dados de Sànchez et al. (2019) para os cálculos da célula eletrolítica necessária para realizar a eletrólise da água e utilizou-se o reator estequiométrico (RSTOIC) e unidades de separação para o desenvolvimento do processo no simulador. A produção de H2 foi baixa, com conversão de aproximadamente 0,18% da água alimentada com uma vazão de aproximadamente 50 kmols h-1 e condições de operação de 75°C e 7 bar. Para aumentar a produção de H2 é necessário aperfeiçoar e otimizar a atividade das células eletrolíticas e utilizar energia limpa, oriunda de fontes eólica, solar ou hidráulica.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0231641889284297por
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQpor


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