Simulación de un reactor químico para la reacción de descomposición de amoniaco con el objetivo de alimentar con hidrógeno una pila de combustible tipo PEM

Ciércoles Fernández, Raúl
Soler Herrero, Jaime (dir.) ; Romero Pascual, Enrique (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2022

Graduado en Química

Resumen: Este estudio muestra el desarrollo y optimización de un reactor flujo-pistón para la descomposición de amoniaco con el objetivo de alimentar una pila PEM con hidrógeno. Todo el sistema ha sido desarrollado para el uso doméstico, y la generación de 1 kWh.
Hay que destacar que el principal objetivo del trabajo es la creación de un sistema completamente sostenible. De esta forma en cada uno de los pasos expuestos se ha priorizado la no creación de emisiones frente al coste. Para llevarlo a cabo se siguieron varías etapas. En la primera fase del estudio, se realizó la búsqueda bibliográfica de catalizadores para la reacción de descomposición. Una vez seleccionadas las mejores opciones, se procedió a la verificación de las cinéticas propuestas y al estudio de los catalizadores frente a un caso base mediante el software AspenOne HYSYS®. Tras elegir el catalizador con mejores resultados, se procedió a la optimización de las condiciones del reactor con el fin de minimizar costes consiguiendo un rendimiento máximo. El rendimiento que se trató de alcanzar es el equilibrio termodinámico, por lo que se realizó también una simulación termodinámica de la reacción de descomposición del amoniaco mediante HYSYS.
Una vez obtenidos los datos del reactor se desarrollaron el resto de componentes del sistema. Primero se trabajó en el sistema de aporte de calor para la reacción. Para este sistema se seleccionó un combustor de amoniaco y se realizó una búsqueda bibliográfica de un catalizador adecuado. Después se desarrolló un sistema de intercambiadores de calor con el fin de optimizar al máximo todo el sistema. Por último, se utilizó el calor
excedente para generar agua caliente sanitaria (ACS) para uso doméstico.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado