Celulas a combustivel a gas de biomassa : modelagem de sistemas e comparação com turbinas a gas

• Main Author: Sordi, Alexandre
• Other Authors: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: [s.n.] 2007
• Subjects: Hidrogênio; Biomassa; Células a combustível; Termodinâmica; Termodinâmica - Métodos de simulação; Hydrogen; Biomass gas; Fuel cell; Thermodynamics; Simulation
• Online Access: SORDI, Alexandre. Celulas a combustivel a gas de biomassa: modelagem de sistemas e comparação com turbinas a gas. 2007. 162p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/263904>. Acesso em: 9 ago. 2018.; http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/263904

Orientador: Ennio Peres da Silva === Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica === Made available in DSpace on 2018-08-09T17:40:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sordi_Alexandre_D.pdf: 39903144 bytes, checksum: 0283389433e393e30a63d2f0583d00df (MD5) Previous issue date: 2007 === Resumo: O objetivo desse trabalho foi a modelagem de sistemas de células a combustível (CaCs) operando com o gás de gaseificação de biomassa. Dois tipos de CaCs foram consideradas no estudo: a PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) e a SOFC (Solide Oxide Fuel Cell). A primeira opera com hidrogênio de alta pureza e a concentração permissível de monóxido de carbono no gás combustível é de 10 _mol.mol-1; então, o sistema deve conter módulos de reforma e purificação da mistura gasosa. A segunda, devido à alta temperatura de operação, pode usar a mistura gasosa diretamente sem restrição quanto ao monóxido de carbono. A metodologia consistiu na análise termodinâmica dos sistemas modelados, visando determinar as irreversibilidades nos processos e as eficiências de primeira e segunda lei; isto foi feito considerando misturas gasosas produzidas por diferentes processos de gaseificação. O estudo demonstrou a importância de um reator de reforma para o desempenho exergético do sistema PEMFC. Neste, respectivamente as eficiências de primeira e de segunda lei variaram de 39% a 41% e de 26% a 31%, a máxima eficiência de segunda lei ocorre quando o gás de gaseificação apresenta menor fração molar de nitrogênio. Para o sistema SOFC as respectivas eficiências variaram de 48% a 51% e de 34% a 39%. A comparação com o sistema de turbina a gás demonstrou que este é superior em eficiência quando opera em ciclo STIG e o reator de gaseificação é pressurizado. Por outro lado o sistema SOFC é o mais eficiente se as turbinas operarem em ciclo simples e com gaseificador pressurizado === Abstract: The objective of this work was to model fuel cell systems with biomass gasification gas. Two types of fuel cells were considered in the study: PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) and SOFC (Solide Oxide Fuel Cell). The first uses high-purity hydrogen and the maximum carbon monoxide concentration in the fuel gas it is 10 _mol.mol-1. Therefore, it should have systems of reforming and purification of the gaseous mixture. The other, due to the operating temperature, uses directly the gaseous mixture without restriction to the carbon monoxide. The methodology has consisted in a thermodynamic analysis of modeled systems, seeking to determine irreversibility¿s in the processes and first and second law efficiencies, is this was made considering gaseous mixtures produced by different gasification processes. The study has demonstrated the reformer importance for exergetic performance of PEMFC system. In this, respectively the first and second law efficiencies ranging from 39% to 41% and from 26% to 31%, the maximum second law efficiency is accomplished when gasificaion gas is composed to smaller molar fraction of nitrogen. For SOFC system the respective efficiencies ranging from 48% to 51% and from 34% to 39%. The comparison with gas turbine system has demonstrated that these is superior in efficiency when operates at STIG cycle and the gasification reactor is pressurized. On the other hand SOFC system is more efficient if gas turbines operate in simple cycle and with pressurized gasification reactor === Doutorado === Planejamento de Sistemas Energeticos === Doutor em Engenharia Mecânica