PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO A PARTIR DA REFORMA DO ETANOL

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1 PROCEL PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO A PARTIR DA REFORMA DO ETANOL VANDERLEI SÉRGIO BERGAMASCHI ipen.br PROCEL / IPEN-SP OUTUBRO / 2003

2 COMBUSTÍVEL PETRÓLEO: VANTAGENS: -LÍQUIDO DE FÁCIL MANUSEIO -ALTO PODER ENERGÉTICO DESVANTAGENS: -ALTO VALOR DE MERCADO -DIMINUIÇÃO DAS RESERVAS -ALTAMENTE POLUENTE

3 CÉLULA A COMBUSTÍVEL Características: - PRODUÇÃO DE ENERGIA - EFICIÊNCIA DE ENERGIA - ECONOMIA DE ENERGIA - ENERGIA AMBIENTALMENTE LIMPA - AUSÊNCIA DE RUÍDOS COMBUSTÍVEL UTILIZADO: - HIDROGÊNIO ( H 2 )

4 ETAPAS TECNOLOGICAS: PRODUZIR ARMAZENAR USAR TRANSPORTAR

5 COMO FONTE DE ENERGIA EM CÉLULA A COMBUSTÍVEL: -PRODUZ ALTA QUANTIDADE DE ENERGIA -NÃO PRODUZ POLUENTES -RECURSO ENERGÉTICO INESGOTÁVEL -COMBUSTÍVEL UNIVERSAL

6 BARREIRAS TECNOLOGICAS: -CUSTO -INFRAESTRUTURA DE DISTRIBUIÇÃO - ESPAÇO (PESO E VOLUME) -DURABILIDADE -TEMPO DE REABASTECIMENTO -NORMAS E PADRÕES DE SEGURANÇA

7 OCORRÊNCIA: 1- FORMA MOLECULAR: O HIDROGÊNIO PODE OCORRER NATURALMENTE COMO MOLECULA DIATOMICA ( H 2 ): - REGIÕES VULCÂNICAS, AR ATMOSFÉRICO

8 OCORRÊNCIA: 2 - FORMA COMBINADA IÔNICA -ÁGUA: H 2 O -ÁCIDOS: H 3 O + -BASES: OH - -HIDRETOS -COMPOSTOS ORGÂNICOS

9 PROPRIEDADES FÍSICAS: -O O HIDROGÊNIO NA FORMA PURA E EM CONDIÇÕES NORMAIS (T, P) É UM GAS - INCOLOR, INSIPIDO E INODORO. -P.E. = - 252,7 ºC -P.F. = - 259,2 ºC -DENSIDADE = 0,089 g.l -1

10 O HIDROGÊNIO APRESENTA: ALTO CONTEUDO DE ENERGIA POR PESO (3X) MAIOR VELOCIDADE DE COMBUSTÃO LIMITES ALTOS DE INFLAMABILIDADE TEMPERATURAS DE DETONAÇÃO MAIS ALTAS MENOR ENERGIA DE IGNIÇÃO MENOR DENSIDADE BOM CONDUTOR DE CALOR E ELETRICIDADE COMBINA COM OXIGÊNIO PARA FORMAR H 2 O

11 VETOR DE ENERGIA H 2 O (l) 2 H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O (l)

12 PRODUÇÃO MUNDIAL DE H 2 ORIGEM Gás Natural Óleo Carvão Eletrólise Total QT (bilhões) Nm 3 / ano %

13 APLICAÇÕES DO H 2 - COMBUSTÍVEL - PRODUÇÃO DA AMÔNIA (50%) - INDÚSTRIA PETROQUÍMICA (37%)

14 FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEIS HIDROELÉTRICA SOLAR NÃO RENOVÁVEIS FÓSSIL (carvão, petróleo,gn) NUCLEAR (U, Th) EÓLICA BIOMASSA

15 MÉTODOS DE OBTENÇÃO MATÉRIA PRIMA MÉTODOS PRODUTO ÁGUA ELETRÓLISE H 2 COMPOSTOS ORGÂNICOS REFORMA H 2

16 REFORMA A VAPOR DO ETANOL: OBJETIVO: - DESENVOLVER CATALISADORES PARA TRANSFORMAÇÃO DO ETANOL EM HIDROGÊNIO

17 Catalisador Alcool-água o2 H2 Evaporador Reator Célula a combustível C.C. MOTOR C.A. CONVERSOR

18 ETANOL GERAÇÃO DE H 2 A PARTIR DO ETANOL PRINCIPAIS REAÇÕES C 2 H 5 OH + 3 H 2 O 2 CO H 2 CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 CO + H 2 O CO 2 + H 2

19 ETANOL COMBUSTÍVEL PRIMÁRIO VANTAGENS: - FONTE RENOVÁVEL (CICLO DO OXIGÊNIO) - MAIOR DENSIDADE VOLUMÉTRICA - MENOR PONTO DE FULGOR - MENOR PRESSÃO DE VAPOR - FÁCIL MANUSEIO MENOS TÓXICO - ETAPA DE PRÉ-TRATAMENTO - COMBUSTÍVEL LÍQUIDO - PRODUÇÃO E DISTRIBUIÇÃO JÁ EXISTENTE

20 CATALISADOR SUPORTE CATALÍTICO CERÂMICO - ESTABILIDADE A ALTAS TEMPERATURAS - BOA RESISTÊNCIA MECÂNICA - BOA ESTABILIDADE QUÍMICA USO: -MANTER A ESTRUTURA POROSA -PREVENIR QUEBRA DURANTE AQUECIMENTO -CONTROLAR O TAMANHO DAS PARTÍCULAS E DOS POROS

21 CATALISADOR CATALISADORES - PROPORCIONAM: -BAIXAS TEMP. DE OPERAÇÃO DO SISTEMA -CURTO TEMPO DA REAÇÃO DEVEM APRESENTAR: -CAPACIDADE DE ADSORÇÃO DE HIDROGÊNIO -ALTA ÁREA DE SUPERFÍCIE ESPECÍFICA -RESISTÊNCIA QUÍMICA A CONTAMINANTES -RESISTÊNCIA A VARIAÇÕES DE TEMP. E PRESSÔES -ATIVOS E DURÁVEIS - AUMENTAR O RENDIMENTO EM HIDROGÊNIO

22 CATALISADOR PARÂMETROS ESTUDADOS 1 - SISTEMA CATALÍTICO: SUPORTE CERÂMICO: - ZIRCÔNIA, ALUMINA, TITÂNIA, SÍLICA CATALISADORES: - METAIS DE TRANSIÇÃO: Ni,, Cu, Co, Mn,, Cr, Mo, Zn - METAIS NOBRES: Pd,, Pt, Ag

23 CATALISADOR PARÂMETROS ESTUDADOS: 2- REFORMA A VAPOR DO ETANOL: -RELAÇÃO MOLAR DA MISTURA: ÁGUA/EtOH -TEMPERATURA DE REFORMA DO ETANOL -FLUXO DE ALIMENTAÇÃO DO COMBUSTÍVEL - TEMPO DE ATIVIDADE CATALÍTICA

24 PROCEL 1º ENCONTRO IPEN SOBRE CÉLULA A COMBUSTÍVEL PROGRAMA CÉLULA A COMBUSTÍVEL REFORMA DO ETANOL VANDERLEI SÉRGIO BERGAMASCHI OUTUBRO / 2003

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