Modelagem da permeação de hidrogênio em membranas de paládio

Modelagem da permeação de hidrogênio em membranas de paládio em modelos de reator de membrana;
Modeling of hydrogen permeation in palladium membranes in membrane reactor models;
Modeling of hydrogen permeation in palladium membranes

dc.contributorAssis, Adilson José de
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/1526946408801828
dc.contributorReis, Miria Hespanhol Miranda
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2087228956469914
dc.contributorCosta, Caliane Bastos Borba
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/1602653870311562
dc.contributorHenrique, Humberto Molinar
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8752288079274146
dc.contributorNeiro, Sérgio Mauro da Silva
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2413961078748680
dc.creatorRibeiro Neto, Altamirando Colombo
dc.date2021-04-19T14:53:34Z
dc.date2021-04-19T14:53:34Z
dc.date2015-09-30
dc.date.accessioned2023-09-28T20:42:17Z
dc.date.available2023-09-28T20:42:17Z
dc.identifierRIBEIRO NETO, Altamirando Colombo. Modelagem da permeação de hidrogênio em membranas de paládio. 2015. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.6014
dc.identifierhttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/31589
dc.identifierhttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.6014
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9056666
dc.descriptionHydrogen is the most common substance on Earth and in the universe this element is the most part combined with others to form molecules such as water, oil, sugar, etc. It is widely used in industrial chemical processes and has been listed as a promising non-polluting fuel, since its burning produces only water. However, there are still uncommitted processes that enable a sustainable and economically viable production. In this scenario, the methane steam reforming stands out in hydrogen production despite using non-renewable sources. It is the main consolidated route and can be optimized by lowering the reaction temperature to achieve the same productivity compared to the conventional method and with lower energy consumption. It is possible to shift the equilibrium of the reaction towards the products, with the removal of hydrogen by means of a palladium membrane selective about only the diffusion of this substance. In this context, it is proposed to model, simulate and validate the hydrogen permeation through palladium membranes and apply this methodology to simulate a reformer with membrane. The work is split into two parts: modeling the membrane in the form of a system of nonlinear algebraic equations; and modeling an isothermal reforming reactor in the form of ordinary differential equations. For temperature operating conditions (325 to 1000 K) and partial pressure of hydrogen (1-0 atm) applied, the results of modeling the palladium membrane showed that the controlling steps in the process are diffusion to the membrane with thickness of 100 µm throughout the temperature range; resistance to external mass transfer to high temperatures for membrane thickness of 1 to 10 µm; desorption at low temperatures for all thickness analyzed. The membrane models applied to the reactor resulted in more efficient methane conversions than in a conventional reactor without the membrane and the thinner the membrane the greater the conversion. The residence time and surface area of the membrane are relevant parameters on the performance of the membrane reactor, because they influence the contact time of the reactants in the reactor and the hydrogen removal of the reaction system, respectively.
dc.descriptionCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.descriptionCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.descriptionDissertação (Mestrado)
dc.descriptionO hidrogênio é a substância mais comum no universo e na Terra este elemento encontra-se na sua maior parte combinado com outros formando moléculas como água, hidrocarbonetos, açucares, etc. Ele é largamente utilizado em processos químicos industriais e tem sido cotado como um promissor combustível não poluente, já que sua queima produz apenas água. Entretanto, ainda não existem processos consolidados que permitam uma produção sustentável e economicamente viável. Diante deste cenário, a reforma a vapor do metano se destaca na produção de hidrogênio, apesar de usar fontes não renováveis. Ela é a principal rota consolidada e pode ser otimizada ao baixar a temperatura da reação para alcançar a mesma produtividade em relação ao método convencional e com um menor consumo energético. Isto é possível ao deslocar o equilíbrio da reação na direção dos produtos, com a retirada do hidrogênio por meio de uma membrana de paládio seletiva à difusão apenas desta substância. Neste contexto, este trabalho se propõe a modelar, simular e validar a permeação de hidrogênio em membranas de paládio e aplicar tal metodologia na simulação de um reformador com membrana. Para isso, dividiu-se o trabalho em duas partes: modelagem da membrana, na forma de um sistema de equações algébricas não lineares; e modelagem de um reator de reforma isotérmico, na forma de equações diferenciais ordinárias. Para as condições operacionais de temperatura (325 a 1000 K) e pressão parcial de hidrogênio (1 a 0 atm) aplicadas, os resultados da modelagem da membrana de paládio mostraram que as etapas controladoras do processo são: difusão para membrana com espessura de 100 µm em toda a faixa de temperatura; resistência a transferência de massa externa a altas temperaturas para espessuras de membrana de 1 e 10 µm; dessorção a temperaturas baixas para todas as espessuras analisadas. Os modelos de membrana aplicados ao reator resultaram em conversões de metano mais eficientes do que em um reator convencional e quanto mais fina a membrana maior a conversão. O tempo de residência e a área superficial da membrana são parâmetros relevantes no desempenho do reator de membrana, porque influenciam no tempo de contato dos reagentes e na remoção de hidrogênio do sistema de reações, respectivamente.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândia
dc.publisherBrasil
dc.publisherPrograma de Pós-graduação em Engenharia Química
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
dc.subjectReforma a vapor
dc.subjectFluxo de Hidrogênio
dc.subjectMembrana de paládio
dc.subjectConversão de Metano
dc.subjectModelagem e simulação
dc.subjectSteam reforming
dc.subjectHydrogen flow
dc.subjectPalladium membrane
dc.subjectMethane conversion
dc.subjectModeling and simulation
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
dc.subjectPaládio
dc.subjectHidrogênio
dc.titleModelagem da permeação de hidrogênio em membranas de paládio
dc.titleModelagem da permeação de hidrogênio em membranas de paládio em modelos de reator de membrana
dc.titleModeling of hydrogen permeation in palladium membranes in membrane reactor models
dc.titleModeling of hydrogen permeation in palladium membranes
dc.typeDissertação


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