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Title: Produção de energia elétrica a partir de um sistema integrado que utiliza hidrogênio como combustível.
Other Titles: Electricity production from an integrated system that uses hydrogen as fuel.
???metadata.dc.creator???: ALBUQUERQUE, Jonas Santana.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: RAMOS, Wagner Brandão.
???metadata.dc.contributor.referee1???: VASCONCELOS , Luis Gonzaga Sales.
???metadata.dc.contributor.referee2???: VASCONCELOS, Antônio Carlos Sales.
Keywords: Hidrogênio;Eletrólise;Célula Combustível;Energia Elétrica;Hydrogen;Electrolysis;Fuel Cell;Electricity;Produção de energia elétrica;Fontes alternativas de energia elétrica
Issue Date: 9-Oct-2019
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ALBUQUERQUE, J. S. Produção de energia elétrica a partir de um sistema integrado que utiliza hidrogênio como combustível. 2019. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2019.
???metadata.dc.description.resumo???: Atualmente, a eletricidade produzida mundialmente advém, em sua maior parte, de combustíveis fósseis que são processados e queimados, liberando grandes quantidades de poluentes ao meio ambiente. Neste cenário, o hidrogênio enquadra-se como uma alternativa autossustentável na matriz energética mundial. A produção de hidrogênio por meio da eletrólise da água utilizando a tecnologia PEM (Proton Exchange Membrane) tem sido explorada devido à operação flexível, geração de densidade de potenciais maiores quando comparada a outros tipos de eletrolisadores, hidrogênio com alta pureza e ausência de resíduos poluentes. Propõe-se, no presente trabalho, avaliar os parâmetros operacionais e econômicos de um sistema integrado de produção de energia elétrica utilizando hidrogênio eletrolítico. O sistema integrado é composto por dois blocos: um referente à produção de hidrogênio e outro referente à produção de energia elétrica. Como principais resultados obteve-se curvas características com perfil semelhante ao das curvas do manual do fabricante e identificação das perdas por ativação e das perdas ôhmicas na curva de polarização. A vazão real de produção de hidrogênio alcançou 59,5% de sua capacidade máxima, evidenciando que houve uma diminuição na eficiência do eletrolisador. A geração de 0,7 kW de potência nominal na célula combustível, durante 1 hora de funcionamento, consumiu em torno de 723 L de hidrogênio. Os custos de produção de hidrogênio utilizando energia elétrica da concessionária estão na faixa de 3,33 a 4,52 US$/kWh. A operação diária de 21 h/dia é a mais vantajosa por possuir os menores custos de produção de hidrogênio dentre as demais. O período de amortização foi de aproximadamente 7 anos para o eletrolisador com tecnologia PEM. Os valores de consumo e produção de energia elétrica apresentam uma significativa diferença em valores monetários, mesmo considerando a geração de energia elétrica para consumo na faixa de horários de maior valor na tarifa da concessionária.
Abstract: Currently, electricity produced worldwide comes mostly from fossil fuels that are processed and burned, releasing large amounts of pollutants. In this approach, hydrogen fits as a self-sustaining alternative in the world energy matrix. Hydrogen production by electrolysis of water using Proton Exchange Membrane (PEM) technology has been exploited due to the flexible operation, higher potential density generation compared to other types of electrolysers, hydrogen with high purity and absence of pollutant residues. It is proposed, in this work, to evaluate the operational and economic parameters of an integrated system of electricity production using electrolytic hydrogen. The integrated system consists of two blocks: one related to hydrogen production and the other related to the production of electricity. The main results obtained show characteristic curves with a profile similar to the curves of the manufacturer 's manual and identification of activation losses and ohmic losses in the polarization curve. Real hydrogen production reached 59.5% of its maximum capacity, showing that there was a decrease in the efficiency of the electrolyser. Fuel cell power generation of 0.7 kW during 1 hour of operation consumed around 723 L of hydrogen. Hydrogen production costs using hydroelectric power are in the range of 3.33 to 4.52 US$/kWh, showing a high cost. The daily operation of 21 h/day is the most advantageous because it has the lowest hydrogen production costs among the others. The amortization period was approximately 7 years for the electrolyzer with PEM technology. The consumption and production values of electricity present a significant difference in monetary values, even considering the electricity generation for consumption in the time range of higher value in the energy tariff.
Keywords: Hidrogênio
Eletrólise
Célula Combustível
Energia Elétrica
Hydrogen
Electrolysis
Fuel Cell
Electricity
Produção de energia elétrica
Fontes alternativas de energia elétrica
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8857
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química

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