MODELAGEM E OTIMIZAÇÃO DE UMA UNIDADE DE ABATIMENTO DE CO DE UMA CÉLULA A COMBUSTÍVEL AUTÔNOMA

MODELAGEM E OTIMIZAÇÃO DE UMA UNIDADE DE ABATIMENTO DE CO DE UMA CÉLULA A COMBUSTÍVEL AUTÔNOMA

FERRARI, T. C.; FORNARI, A. C.; MENECHINI NETO, R.; SCALIANTE, M. H. N. O.; JORGE, L. M. M.

Artigo:

A busca por fontes de energia que não sejam prejudiciais ao meio ambiente está se tornando cada dia mais urgente. Um exemplo são as células a combustível do tipo PEM (membrana eletrolítica polimérica), que utilizam hidrogênio como combustível. No entanto, na reforma de hidrocarbonetos para produzir um bom rendimento de hidrogênio ocorre à formação de CO que é um veneno para o catalisador da célula em concentrações acima de 50 mg L-1. Contudo, o CO pode ser removido por meio de um reator de leito fixo que promova a reação de water-gas shift (WGSR), convertendo o CO e água em H2 e CO2. Neste contexto, desenvolveu-se um modelo pseudo-homogêneo associado a equações cinéticas de literatura que pode reproduzir os resultados experimentais de um reator operando em baixas temperaturas. Simulou-se a conversão para um catalisador à base de cobre e este foi comparado com dados da literatura. Com a cinética que melhor se ajustou aos dados experimentais, alguns outros parâmetros como comprimento do reator, razão molar CO/H2O e temperatura foram otimizados visando aumentar a seletividade para a obtenção de uma concentração final de 50 mg L-1 de CO.

A busca por fontes de energia que não sejam prejudiciais ao meio ambiente está se tornando cada dia mais urgente. Um exemplo são as células a combustível do tipo PEM (membrana eletrolítica polimérica), que utilizam hidrogênio como combustível. No entanto, na reforma de hidrocarbonetos para produzir um bom rendimento de hidrogênio ocorre à formação de CO que é um veneno para o catalisador da célula em concentrações acima de 50 mg L-1. Contudo, o CO pode ser removido por meio de um reator de leito fixo que promova a reação de water-gas shift (WGSR), convertendo o CO e água em H2 e CO2. Neste contexto, desenvolveu-se um modelo pseudo-homogêneo associado a equações cinéticas de literatura que pode reproduzir os resultados experimentais de um reator operando em baixas temperaturas. Simulou-se a conversão para um catalisador à base de cobre e este foi comparado com dados da literatura. Com a cinética que melhor se ajustou aos dados experimentais, alguns outros parâmetros como comprimento do reator, razão molar CO/H2O e temperatura foram otimizados visando aumentar a seletividade para a obtenção de uma concentração final de 50 mg L-1 de CO.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-1109-20945-175820

Referências bibliográficas

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• [16] 6. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES – Brasil pelo apoio financeiro.

Como citar:

FERRARI, T. C.; FORNARI, A. C.; MENECHINI NETO, R. ; SCALIANTE, M. H. N. O.; JORGE, L. M. M.; "MODELAGEM E OTIMIZAÇÃO DE UMA UNIDADE DE ABATIMENTO DE CO DE UMA CÉLULA A COMBUSTÍVEL AUTÔNOMA", p-10432-10439. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1109-20945-175820