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Título: Reforma a vapor do glicerol para a produção do hidrogênio como fonte alternativa de energia
Título(s) alternativo(s): Hydrogen production from steam reforming of glycerol as an alternative source of energy
Autor(es): Benicio, Aline Varea
Orientador(es): Pinheiro, Alexei Lorenzetti Novaes
Palavras-chave: Glicerina
Hidrogênio como combustível
Catalisadores
Glycerin
Hydrogen as fuel
Catalysts
Data do documento: 13-Jun-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Referência: BENICIO, Aline Varea. Reforma a vapor do glicerol para a produção do hidrogênio como fonte alternativa de energia. 2018. 51 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2018.
Resumo: O esgotamento das reservas de combustíveis fósseis e a geração dos poluentes atmosféricos (NOx e SOx) advindos do uso do petróleo tem acelerado o desenvolvimento de fontes alternativas de energia. Neste cenário, o Biodiesel surgiu como um dos maiores substitutos para o Diesel convencional, porém sua produção acelerada aumentou também a quantidade de seus sub-produtos, dentre eles o glicerol. Este apresenta baixo valor comercial e em grande escala tornou-se um risco ambiental, pois não há legislações especificas sobre a forma do seu descarte. Assim, o processo de reforma a vapor para produção de hidrogênio é uma forma de utilização deste material como uma fonte alternativa de energia com potencial para contribuir com o desenvolvimento sustentável. A reação catalítica da reforma a vapor do glicerol pode gerar estequiometricamente até 7 mols de H2 e 3 moles de CO2 por mol de glicerol consumido. Portanto, o objetivo deste trabalho é apresentar um estudo da reação de reforma a vapor sob o catalisador Ni/CeO2 em diferentes temperaturas. O suporte/catalisador foi preparado utilizando PVA (álcool polivinílico), água Mili-Q, nitrato de cério hexahidratado (Ce(NO3)3.6H2O) e hidróxido de amônio (NH4OH) e em seguida a mistura foi depositada sobre as placas de microcanais. Além disso, os testes catalíticos foram realizados utilizando temperaturas de 400 e 600ºC e vazões de alimentação de 0,1 à 0,8 mL/min. Nos resultados, observou-se dificuldades na deposição da fase ativa do catalisador, o que levou a porcentagem depositada de Ni acima de 15%. Para os experimentos conduzidos a 400ºC o rendimento e produtividade da reação máximos foram 15,5% e 4,773x10-7 m³/s, respectivamente. Além disso, para esta temperatura as frações dos produtos formados indicaram domínio das reações de deslocamento de água (WGS) e formação de metano. A 600ºC o rendimento e produtividade variaram entre 10,7% a 19% e 2,91x10-7 a 1,31x10-6 m³/s respectivamente, e as prováveis reações identificadas foram formação de carbono, formação de metano e deslocamento de água (WGS). Além disso, a partir dos resultados também foi observado a presença de coque sobre o catalisador totalizando 0,0134g. Portanto, de maneira geral, os resultados indicaram que a temperatura de 600ºC foi a mais promissora para o estudo produzindo maior quantidade de H2. Além disso, as reações de deslocamento de água (WGS) e de formação de metano foram observadas em ambas as temperaturas e os valores de produtividade e rendimento foram considerados baixos, fato este atribuído a alta porcentagem de Ni depositada sobre o CeO2 nos microcanais.
Abstract: The depletion of fossil fuel reserves and the generation of atmospheric pollutants (NOx and SOx) from this resource has accelerated the development of alternative energy sources. In this scenario, Biodiesel has emerged as one of the largest substitute for conventional Diesel, however its accelerated production also increased the quantity of glycerol. This material presents a low commercial value in the market and in large scale has become an environmental risk, as there are no specific legislation to its final disposal. Thus, the glycerol steam reforming process for hydrogen production emerge as an alternative energy source with potential to contribute to sustainable development. The catalytic reaction of the steam reforming of glycerol can stoichiometrically generate up to 7 moles of H2 and 3 moles of CO2 per mole of glycerol consumed. Therefore, the objective of this work is to present a study of the steam reforming reaction under the Ni/CeO2 catalyst at different temperatures. The catalyst was prepared using PVA (Polyvinyl alcohol), Mili-Q water, Cerium(III) nitrate hexahydrate (Ce(NO3)3.6H2O) and ammonium hydroxide (NH4OH) to followed be deposited over microchannel plates. In addition, catalytic tests were performed using temperatures of 400 and 600°C and feed rates of 0.1 to 0.8 mL / min. In the results, it was observed difficulties in the deposition of the active phase of the catalyst, which increased the percentage of Ni above 15%. For the experiments conducted at 400ºC the maximum reaction yield and productivity were 15.5% and 4,773x10-7 m³/s, respectively. In addition, for this temperature the product fractions indicated the domain of the water gas shift reactions (WGS) and formation of methane. To the temperature of 600ºC the yield and productivity ranged from 10.7% to 19% and 2.91x10-7 at 1.31x10-6 m³/s respectively, and the probable reactions identified were carbon formation, methane formation and WGS. Furthermore, it was also observed from the results the formation of coke over the catalyst, which totalize 0.0134g. Therefore, the results indicated that the temperature of 600ºC was the most promising in this work producing higher amount of H2. Besides that, WGS and methane formation reactions were observed at both temperatures and the low yield and productivity observed was attributed to higher percentage of Ni deposited over CeO2.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10257
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