Desenvolvimento e avaliação do uso de eletrodos porosos de níquel para produção de hidrogênio eletrolítico.
As fontes não renováveis, sobretudo as de origem fóssil, compõem a maior parte da matriz energética mundial, fato que vem provocando ao meio ambiente sérios desgastes cada vez mais visíveis. Como solução, as fontes renováveis de energia ganharam notoriedade e desprendem atualmente esforços e elevado...
| Autor: | |
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| Tipo de documento: | tese |
| Estado: | Versão publicada |
| Data de publicação: | 2019 |
| País: | Brasil |
| Recursos: | Universidade Católica de Brasília (UCB) |
| Repositório: | Repositório Institucional da UCB |
| Idioma: | português |
| OAI Identifier: | oai:localhost:riufcg/8898 |
| Acesso em linha: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8898 |
| Access Level: | Acceso aberto |
| Palavra-chave: | Hidrogênio Eletrodo Poroso Eletrólise Hydrogen Porous Electrodes Electrolysis Engenharia Química |
| Resumo: | As fontes não renováveis, sobretudo as de origem fóssil, compõem a maior parte da matriz energética mundial, fato que vem provocando ao meio ambiente sérios desgastes cada vez mais visíveis. Como solução, as fontes renováveis de energia ganharam notoriedade e desprendem atualmente esforços e elevados investimentos para ocuparem maior espaço na oferta de energia. O H2 apresenta-se como um grande vetor energético limpo e renovável. Por isso, pesquisas devem ser desenvolvidas para torna-lo, de fato, uma realidade energética. É neste sentido que este trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema eletrolítico, composto com eletrodos porosos de níquel, visando estudar o desempenho e o balanço econômico para a produção de H2 sob diferentes potenciais elétricos e concentrações de solução eletrolítica. Com isso, foi avaliado o comportamento técnico do sistema eletrolítico na produção de H2 e identificados/interpretados os fenômenos eletroquímicos que ocorreram na eletrólise alcalina com o eletrodo poroso de níquel. Também foram realizadas análise morfológica do eletrodo estudado e análise econômica do hidrogênio produzido pelo sistema desenvolvido. O sistema composto por eletrodos porosos de níquel teve melhor desempenho funcionando com soluções eletrolíticas de KOH de baixas concentrações e potencial de 4,0 V. Nessas condições o fluxo médio de H2 produzido pelo sistema foi igual a 5,48 N.L/h para uma potência de 24,64 W e eficiências farádica, térmica e termodinâmica iguais a 61,5%; 74,0% e 78,7%, respectivamente. Estatisticamente, observou-se que apenas o potencial aplicado ao sistema eletrolítico desenvolvido tem efeito significativo na produção de H2. O sistema eletrolítico desenvolvido neste estudo consumiu 3,94 kWh para produzir 1,0 m3 de H2. Teve custo total de investimento igual a US$ 80,13. O custo da fonte de energia hidrogênio variou entre 0,79 – 0,15 US$/kWh utilizando fontes renováveis (hidráulica; solar e eólica) e para um período de operação de 4380,0 h/ano ao longo de dez anos de amortização. Os resultados demonstraram que a utilização de eletricidade renovável apresenta-se como um ponto importante para diminuir os custos do H2 e também para integrar grandes quantidades de energia renovável variável na matriz energética global, corroborando com a literatura. Os resultados também comprovam a ótima eficiência obtida com o uso dos eletrodos porosos de níquel na eletrólise. |
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