| TAZ-TFG-2021-3480 |
Simulación de un reactor de reformado con vapor de etanol para alimentar una pila de combustible tipo PEM
Sánchez Sánchez, Rafael
Soler Herrero, Jaime (dir.) ; Romero Pascual, Enrique (dir.)
Universidad de Zaragoza,
CIEN,
2021
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química
Graduado en Química
Resumen: El hidrógeno verde es uno de los combustibles alternativos más prometedores. Por ello el objetivo de este proyecto es simular un reactor de reformado de etanol con vapor de agua para alimentar, con el hidrógeno producido, una pila de combustible tipo HT-PEM.
El trabajo consiste, inicialmente, en una búsqueda bibliográfica de catalizadores con sus cinéticas de reacción para encontrar el catalizador con mayor rendimiento. En esta búsqueda se seleccionan 8 artículos científicos, con sus respectivas cinéticas, de las cuales 5 son aptas para su uso en el programa de simulación de procesos químicos Aspen ONE HYSYS. Tras una comparación de los diferentes catalizadores con el equilibrio termodinámico teniendo en cuenta la conversión de etanol, el H2 producido y el % de CO a la salida se selecciona el catalizador Ni-SBA como el más adecuado. Todos los catalizadores son comparados a las mismas condiciones de temperatura, relación vapor/etanol (W/E) y volumen del reactor.
Para el catalizador seleccionado Ni-SBA se buscan las condiciones óptimas de funcionamiento de reactor para obtener un mayor rendimiento comparando de nuevo la conversión de etanol, la producción de H2 y el % de CO. Tras analizar los resultados se obtiene que las mejores condiciones son W/E=6 y Tª entre 450-550C, puesto que se obtiene una gran conversión de etanol y producción de H2 sin sobrepasar el 2% de CO.
Finalmente, se realiza un estudio con el NI-SBA, a W/E=6, con una conversión del 100% de etanol, en un rango de Tª 450-550 C y con el menor volumen de reactor necesario, para obtener la cantidad de etanol necesaria para producir 41,07mol/h de hidrógeno, que son los necesarios para alimentar la pila HT-PEM de 1kW. Se obtiene que la temperatura óptima sin sobrepasar el 2% de CO producido es de 521C, con una entrada de flujo molar de 12,25mol/h de etanol, con un volumen de 5,125cm3 y 11,32g de catalizador.
El trabajo consiste, inicialmente, en una búsqueda bibliográfica de catalizadores con sus cinéticas de reacción para encontrar el catalizador con mayor rendimiento. En esta búsqueda se seleccionan 8 artículos científicos, con sus respectivas cinéticas, de las cuales 5 son aptas para su uso en el programa de simulación de procesos químicos Aspen ONE HYSYS. Tras una comparación de los diferentes catalizadores con el equilibrio termodinámico teniendo en cuenta la conversión de etanol, el H2 producido y el % de CO a la salida se selecciona el catalizador Ni-SBA como el más adecuado. Todos los catalizadores son comparados a las mismas condiciones de temperatura, relación vapor/etanol (W/E) y volumen del reactor.
Para el catalizador seleccionado Ni-SBA se buscan las condiciones óptimas de funcionamiento de reactor para obtener un mayor rendimiento comparando de nuevo la conversión de etanol, la producción de H2 y el % de CO. Tras analizar los resultados se obtiene que las mejores condiciones son W/E=6 y Tª entre 450-550C, puesto que se obtiene una gran conversión de etanol y producción de H2 sin sobrepasar el 2% de CO.
Finalmente, se realiza un estudio con el NI-SBA, a W/E=6, con una conversión del 100% de etanol, en un rango de Tª 450-550 C y con el menor volumen de reactor necesario, para obtener la cantidad de etanol necesaria para producir 41,07mol/h de hidrógeno, que son los necesarios para alimentar la pila HT-PEM de 1kW. Se obtiene que la temperatura óptima sin sobrepasar el 2% de CO producido es de 521C, con una entrada de flujo molar de 12,25mol/h de etanol, con un volumen de 5,125cm3 y 11,32g de catalizador.
Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado
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