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Title: Análise da modelagem de um reator de microcanais tipo-a para a reforma autotérmica de metano com catalisador Ni/Al2O3
Authors: Oliveira, Ana Carolina Pereira de
Barbosa, Natane Cezario
metadata.dc.contributor.advisor: Passos, Fabio Barboza
metadata.dc.contributor.members: Vieira, Carlos Tadeu Padilha
Oliveira, Hugo Alvarenga
Issue Date: 21-Aug-2015
Abstract: O objetivo deste trabalho foi a análise e modelagem da reforma autotérmica de metano em um reator de microcanais com catalisador de Ni/Al2O3 no software COMSOL Multiphysics 4.3® para a produção de hidrogênio visando seu uso em células a combustível. A análise consistiu na verificação da produção total de hidrogênio e a viabilidade técnico-econômica do processo baseada nos resultados encontrados e comparando estes com resultados teóricos da literatura. Devido à complexidade do modelo cinético adotado, foi usado modelo pseudohomogêneo como simplificação para evitar erros computacionais e obter resultados satisfatórios. Neste modelo, o processo se dá de forma isotérmica e as equações são válidas para temperaturas em torno de 830K. O escoamento é empistonado e o catalisador encontra-se nas paredes do microcanal cilíndrico formando uma região de livre escoamento e uma região de reação nas paredes. O sistema foi condizente com o modelo cinético proposto com algumas alterações nas taxas de reações devido à aos altos valores dos fatores de frequência e comportamento oscilatório nos dados simulados. A reação total se mantém exotérmica, significando que a utilização de microrreatores para a reforma autotérmica do metano para a produção de hidrogênio é viável, necessitando de estudos futuros para seu uso em células a combustível.
metadata.dc.description.abstractother: The objective of this study was the analysis and modeling of an autothermal reforming of methane in a microchannel reactor with Ni/Al2O3 catalyst in COMSOL Multiphysics 4.3® software for the production of hydrogen, aiming its use in fuel cells. The analysis consisted of the verification of the total hydrogen production and a study of the economic viability of the process based on the results obtained and comparing these results with literature. Due to the complexity of the kinetic model adopted, a pseudo-homogeneous model was used as simplification to avoid computational errors and get satisfactory results. In this model, the process occurs in a isothermal way, and the equations are valid for temperatures around 830K. The flow is plug flow, and the catalyst is on the walls of the cylindrical microchannel, forming a free flow region and a reaction region on the walls. The system was consistent with the proposed kinetic model with some changes in reaction rates due to the high values of the frequency factors and oscillatory behavior in simulated data. The total reaction remains exothermic, meaning that the use of microreactors for the autothermal reforming of methane for hydrogen production is feasible requiring further studies for use in fuel cells.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/737
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