Simulación y diseño preliminar de un sistema de cogeneración de electricidad y calor con pila de combustible HT-PEM de 4 kW alimentado con metanol

Moreno Lafuente, Álvaro
Romero Pascual, Enrique (dir.) ; Soler Herrero, Jaime (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2017
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química

Graduado en Ingeniería Química

Resumen: El presente trabajo tiene por objeto la simulación y el diseño preliminar de un sistema de cogeneración de electricidad y calor. Este sistema consta de un reformador, un combustor, una pila y ocho intercambiadores de calor. En el reformador, el metanol reacciona con vapor de agua para producir el hidrógeno que se introduce a la pila, para obtener así electricidad. El reformado es una reacción endotérmica, por lo que se necesita un combustor para aportar el calor necesario y también para calentar los reactivos que van al reformador y a la pila. Los intercambiadores de calor se utilizan para aprovechar todo el calor posible, tanto para calentar el reformador y los reactivos como para obtener agua caliente sanitaria. Como resultado de la simulación y diseño preliminar, se propone que el reformador tenga 1 litro de volumen. Respecto al combustor, se plantean dos opciones: combustor de volumen 0,20 litros con 0,803 kilogramos de catalizador de Pt/CeO2, o combustor de volumen 0,55 litros con 0,429 kilogramos de catalizador de Pt/zeolita. La pila, que proporciona 4 kW de potencia nominal, puede ser: de 260 celdas y área 45,16 cm2, de 72 celdas y área 165 cm2 o de 20 celdas y área 605 cm2. Para los tres casos el volumen de pila es 6 litros. Los intercambiadores son del tipo intercambiadores de placas, por la ventaja de que su volumen es menor al de los intercambiadores de calor de carcasa y tubos. El volumen total que ocupa el sistema, como valor indicativo, es 27,2 litros. También se calcula un presupuesto preliminar. El resultado es unos 7.800 euros.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado