Resumo: Este trabalho estuda os diversos parâmetros termoquímicos associados à reforma a vapor, visando o dimensionamento de dois protótipos de reformadores de etanol com capacidade de produzir hidrogênio suficiente para acionar uma célula a combustível do tipo PEM (Proton Exchange Menbrane Fuel Cell) de 1 KW. As condições de operação analisadas foram os níveis de temperatura e de pressão na composição de equilíbrio dos reagentes e dos produtos, e os tipos de catalisadores para o sistema de reforma a vapor de etanol. Também foram estudados os produtos das reações catalíticas do reformador de etanol e as concentrações dos gases presentes no fluxo de gases de síntese da reforma para o dimensionamento do reator de troca água-gás, o qual remove parte do CO e propicia uma produção adicional de hidrogênio para o processo. Na etapa de dimensionamento, foram estudadas as condições de operação, os tipos e as quantidades de catalisadores necessários para produzir hidrogênio suficiente para acionar uma célula a combustível do tipo PEM de 1 KW. A determinação das concetrações dos produtos do sistema de reforma a vapor de etanol foi realizada através de métodos de análises de cromatografia gasosa. Os resultados obtidos no primeiro reformador "protótipo I", foram utilizados para o dimensionamento do sistema de reforma a vapor de etanol do reformador final de etanol "protótipo II". POde-se concluir que a utilização do etanol para a produção de hidrogênio é tecnicamente viável através do processo termoquímico de reforma a vapor, o qual consiste numa importante rota para obtenção de um "bio-hidrogênio", insumo energético alternativo e renovável para o país. / Abstract: This work presents thermochemical analysis, based on the study of the several parameters associated to steam reforming system, for the dimensioning of two ethanol reformers with enough capacity to hydrogen produce to operating a PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) of 1 KW. In the analysis of the steam reforming system the operation conditions studied, the were the influences of the temperature and pressure in the composition of balance of the reactants, products and the types of catalysts for the ethanol steam reforming system. It was studied the products of the catalytic reactions of the ethanol reformer and the concentrations of the present gases in the flow of gases of synthesis of the reformer for dimensioning of the water-gas shift reactor, wich removes part of CO and it hydrogen additional production for the process. In the dimensioning stage studied the operation conditions, the types and the amounts necessary of catalysts to produce enough hydrogen to operating of PEMFC of 1 KW. The determination of the concentrations of the products of ethanol steam reforming system was accomplished through methods for gas chromatography analysis. The results obtained in the first reformer "prototype I", they were used for the dimensioning of the ethanol steam reformin system of the final ethanol reformer " prototype II". It can be concluded that the use of the ethanol for the production of hydrogen, is technically feasible, through the Termochemical process of steam reforming wich consists of a route important for obtainin of the "bio-hydrogen" alternative and renewable energy raw material input for country. / Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Maria Isabel Sosa / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Messias Borges Silva / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-09Bitstream added on 2014-06-13T20:39:48Z : No. of bitstreams: 1 silva_me_me_guara.pdf: 1384078 bytes, checksum: 30dc65dd5576308bacab4653ec93d95f (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Este trabalho estuda os diversos parâmetros termoquímicos associados à reforma a vapor, visando o dimensionamento de dois protótipos de reformadores de etanol com capacidade de produzir hidrogênio suficiente para acionar uma célula a combustível do tipo PEM (Proton Exchange Menbrane Fuel Cell) de 1 KW. As condições de operação analisadas foram os níveis de temperatura e de pressão na composição de equilíbrio dos reagentes e dos produtos, e os tipos de catalisadores para o sistema de reforma a vapor de etanol. Também foram estudados os produtos das reações catalíticas do reformador de etanol e as concentrações dos gases presentes no fluxo de gases de síntese da reforma para o dimensionamento do reator de troca água-gás, o qual remove parte do CO e propicia uma produção adicional de hidrogênio para o processo. Na etapa de dimensionamento, foram estudadas as condições de operação, os tipos e as quantidades de catalisadores necessários para produzir hidrogênio suficiente para acionar uma célula a combustível do tipo PEM de 1 KW. A determinação das concetrações dos produtos do sistema de reforma a vapor de etanol foi realizada através de métodos de análises de cromatografia gasosa. Os resultados obtidos no primeiro reformador protótipo I, foram utilizados para o dimensionamento do sistema de reforma a vapor de etanol do reformador final de etanol protótipo II. POde-se concluir que a utilização do etanol para a produção de hidrogênio é tecnicamente viável através do processo termoquímico de reforma a vapor, o qual consiste numa importante rota para obtenção de um bio-hidrogênio, insumo energético alternativo e renovável para o país. / This work presents thermochemical analysis, based on the study of the several parameters associated to steam reforming system, for the dimensioning of two ethanol reformers with enough capacity to hydrogen produce to operating a PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) of 1 KW. In the analysis of the steam reforming system the operation conditions studied, the were the influences of the temperature and pressure in the composition of balance of the reactants, products and the types of catalysts for the ethanol steam reforming system. It was studied the products of the catalytic reactions of the ethanol reformer and the concentrations of the present gases in the flow of gases of synthesis of the reformer for dimensioning of the water-gas shift reactor, wich removes part of CO and it hydrogen additional production for the process. In the dimensioning stage studied the operation conditions, the types and the amounts necessary of catalysts to produce enough hydrogen to operating of PEMFC of 1 KW. The determination of the concentrations of the products of ethanol steam reforming system was accomplished through methods for gas chromatography analysis. The results obtained in the first reformer prototype I, they were used for the dimensioning of the ethanol steam reformin system of the final ethanol reformer prototype II. It can be concluded that the use of the ethanol for the production of hydrogen, is technically feasible, through the Termochemical process of steam reforming wich consists of a route important for obtainin of the bio-hydrogen alternative and renewable energy raw material input for country.

Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: José Celso Freire Junior / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Gilmar Clemente Silva / Resumo: O hidrogênio se mostra como uma boa opção de combustível para meios de transporte terrestres. O grande desafio para tornar isto uma realidade é reduzir o custo de produção, armazenamento e transporte do mesmo, o que pode tornar o seu uso viável no futuro. Este trabalho estuda a incorporação do processo de reforma a vapor de etanol para a produção de hidrogênio em uma usina sucroalcooleira típica do Brasil. Inicialmente são abordados os processos necessários para transformar cana-de-açúcar em açúcar e etanol, e uma breve introdução sobre o funcionamento do processo de reforma. Logo após, realiza-se a análise energética do processo. Considera-se inicialmente a usina em sua forma original e depois incorporando a produção de hidrogênio. Em outra etapa efetua-se a análise exergética do sistema, de onde se observa que a maior irreversibilidade está associada a caldeira que supre o processo da usina sucroalcooleira. Posteriormente efetua-se a análise ecológica, onde se consideram dois 8 cenários. Um onde o ciclo de carbono é considerado (fotossíntese) e outro onde este efeito não é considerado. Conclui-se que a produção de hidrogênio por reforma vapor de etanol é uma alternativa viável sob o ponto de vista técnico e ambiental, e pode ser incorporado ao setor sucroalcooleiro do Brasil / Abstract: Hydrogen could be a good choice of fuel for transportation. The great challenge to make this a reality is to reduce the cost of production, storage and transportation costs. This work studies the incorporation of the process of ethanol steam reforming for hydrogen production in a typical sugarcane mill. Initially the processes needed to turn sugar cane into sugar and ethanol is discussed, and a brief introduction on the operation of the reform process is made. Thereafter, the energetic analysis for the process is performed. It is initially considered the plant in its original form and then with the incorporation of hydrogen production. In another step, the exergy analysis of the system is carried out, which shows that the largest irreversibility is related to the boiler of the sugarcane mill. Subsequently, the ecological analysis is performed, where two scenarios are considered. For the first cycle, the carbon cycle is taken into account (photosynthesis) and for the other one this effect is not considered. The best ecological efficiency is obtained when producing hydrogen and the carbon cycle is considered. 10 It is concluded that hydrogen production by steam reforming of ethanol is a viable alternative from the technical and environmental point of view, and can be incorporated into the sugar and alcohol sector in Brazil / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-02Bitstream added on 2014-06-13T19:18:33Z : No. of bitstreams: 1 vane_lf_me_guara.pdf: 818127 bytes, checksum: cb10e3a16130842590975f03331e6e4b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O hidrogênio se mostra como uma boa opção de combustível para meios de transporte terrestres. O grande desafio para tornar isto uma realidade é reduzir o custo de produção, armazenamento e transporte do mesmo, o que pode tornar o seu uso viável no futuro. Este trabalho estuda a incorporação do processo de reforma a vapor de etanol para a produção de hidrogênio em uma usina sucroalcooleira típica do Brasil. Inicialmente são abordados os processos necessários para transformar cana-de-açúcar em açúcar e etanol, e uma breve introdução sobre o funcionamento do processo de reforma. Logo após, realiza-se a análise energética do processo. Considera-se inicialmente a usina em sua forma original e depois incorporando a produção de hidrogênio. Em outra etapa efetua-se a análise exergética do sistema, de onde se observa que a maior irreversibilidade está associada a caldeira que supre o processo da usina sucroalcooleira. Posteriormente efetua-se a análise ecológica, onde se consideram dois 8 cenários. Um onde o ciclo de carbono é considerado (fotossíntese) e outro onde este efeito não é considerado. Conclui-se que a produção de hidrogênio por reforma vapor de etanol é uma alternativa viável sob o ponto de vista técnico e ambiental, e pode ser incorporado ao setor sucroalcooleiro do Brasil / Hydrogen could be a good choice of fuel for transportation. The great challenge to make this a reality is to reduce the cost of production, storage and transportation costs. This work studies the incorporation of the process of ethanol steam reforming for hydrogen production in a typical sugarcane mill. Initially the processes needed to turn sugar cane into sugar and ethanol is discussed, and a brief introduction on the operation of the reform process is made. Thereafter, the energetic analysis for the process is performed. It is initially considered the plant in its original form and then with the incorporation of hydrogen production. In another step, the exergy analysis of the system is carried out, which shows that the largest irreversibility is related to the boiler of the sugarcane mill. Subsequently, the ecological analysis is performed, where two scenarios are considered. For the first cycle, the carbon cycle is taken into account (photosynthesis) and for the other one this effect is not considered. The best ecological efficiency is obtained when producing hydrogen and the carbon cycle is considered. 10 It is concluded that hydrogen production by steam reforming of ethanol is a viable alternative from the technical and environmental point of view, and can be incorporated into the sugar and alcohol sector in Brazil

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-14Bitstream added on 2014-06-13T20:35:17Z : No. of bitstreams: 1 leite_mp_me_guara.pdf: 5697159 bytes, checksum: 3d01e115bf6ba84fde15df65623ceef4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foi realizado o estudo da fragilização pelo hidrogênio em um tubo de aço API 5L X65 de alto grau de limpidez para uso em dutos de condução para aplicação em ambientes que contém gás sulfídrico. Ensaios normalizados foram realizados com o objetivo de caracterizar as propriedades do material em estudo, através de análise química, análise microestrutural, ensaios mecânicos - dureza, tração, impacto e drop weight (DWTT), ensaios de corrosão - ensaios de HIC e SSC - e ensaios eletroquímicos - curvas de polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica e medições de corrente de permeação de hidrogênio. Os resultados apresentaram: a) microestrutura refinada predominante de ferrita acicular, b) caracterização mecânica com resultados dentro do especificado pela norma de fabricação, c) análise química e ensaios de corrosão com resultados superando os requisitos da norma de fabricação e d) nos ensaios eletroquímicos foi evidenciado que o aço em estudo apresentou uma baixa corrente de permeação e uma maior resistência à corrosão em meio de NaCl 3,5% em relação a um aço padrão. Os resultados indicam que o material em estudo atende os critérios da norma de fabricação do tubo (API 5L), sendo evidenciado que o mesmo é adequado para utilização ao ambiente que lhe é proposto / In this paper, it was carried out a study of a hydrogen embrittlement in a pipe API 5L X65 with high level of cleanness for linepipe used in sour service environment.. It was performed standardized testing in order to perform an assessment of the material properties, through the chemical analysis and microstructural analysis, mechanical tests – hardness, tensile, impact and drop weight tear test (DWTT), corrosion tests - HIC and SSC tests - and electrochemical tests - potentiodynamic polarization curves, cyclic voltammetry and hydrogen permeation current measurements. The results presented: a) refined microstructure predominant of acicular ferrite, b) mechanical characterization with results that fulfilled with the pipe fabrication standard, c) chemical analysis and corrosion tests with results exceeding the requirements of the standard and d) electrochemical tests showing the studied steel presenting a low permeation current and a higher corrosion resistance in a environment of NaCl 3,5% in relation of standard steel. The results indicate that the studied material complies with the acceptance criteria of the pipe fabrication standard (API 5L), and it was evidenced that the material is suitable for use in sour service environment

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química. / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:02:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 300034.pdf: 2036947 bytes, checksum: 3d4197bfefe0c32fc7f1275dce70f97e (MD5) / Neste trabalho foi apresentado o desenvolvimento de novos materiais com potenciais propriedades catalíticas para aplicação no processo de reforma a vapor do etanol para produção de hidrogênio. Os materiais catalíticos, preparados por diferentes rotas, englobaram catalisadores mássicos, constituídos por SnO2, dopado e não-dopado com terras raras, e metálicos suportados, a base de Ni e Co como fases metálicas, e Al2O3, MgO, SiO2, ZnO, CeO2 e C como suportes. Os resultados obtidos através das caracterizações físico-químicas e dos ensaios catalíticos mostraram que as metodologias adotadas para a preparação dos catalisadores proporcionaram a obtenção de materiais com interessantes propriedades texturais e catalíticas. Os catalisadores se mostraram ativos frente ao processo de reforma a vapor do etanol. O comportamento catalítico variou em função da natureza e da rota de preparação do material catalítico utilizada. As variáveis envolvidas na preparação dos materiais influenciaram as propriedades texturais finais e o comportamento dos catalisadores. Os métodos alternativos de preparo empregados geraram materiais com melhores propriedades texturais, tais como área superficial específica, volume de poros e dispersão metálica, que os materiais análogos obtidos através do método de impregnação úmida do suporte comercial, refletindo nos respectivos desempenhos catalíticos. As etapas reacionais durante o processo de reforma catalítica a vapor do etanol foram mais ou menos favorecidas de acordo com a natureza do catalisador e as diferentes condições operacionais empregadas. / In this work, we presented the development of new materials with potential catalytic properties for application in the steam reforming of ethanol process for hydrogen production. This process has attracted considerable interest, especially due to the possibility of obtaining hydrogen as an alternative and environmentally benign fuel. The catalytic materials, prepared by different routes, consisted of SnO2 doped and non-doped with rare earths, and Ni and Co as metallic phases supported on Al2O3, MgO, SiO2, ZnO, CeO2 and C. The results obtained by the physical-chemical characterization and catalytic tests showed that the methodologies used for the catalysts preparation led to materials with interesting textural and catalytic properties. The catalysts were active for the steam reforming of ethanol. The catalytic behavior varied depending on the nature and catalyst preparation route used. The variables involved in the preparation of the materials influenced the final textural properties and behavior of the catalysts. The alternative preparation methods generated materials with better textural properties such as specific surface area, pore volume and metallic dispersion comparatively to the similar materials obtained by the conventional method of wet impregnation which reflected on their catalytic performances that was favored according to the nature of the catalyst and the different operational conditions employed.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-10Bitstream added on 2014-06-13T20:46:44Z : No. of bitstreams: 1 silva_me_dr_guara.pdf: 1609658 bytes, checksum: 0cb4727c6a54e7b5a7d9332744cc30e2 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho se estuda o processo de reforma a vapor de etanol para a produção de hidrogênio avaliando aspectos técnicos, econômicos e ecológicos. Inicialmente são apresentados conceitos e tecnologias referentes à produção de hidrogênio num âmbito geral, realçando o etanol, processos de produção de hidrogênio, aplicações do hidrogênio, reformas a vapor, suportes catalíticos e catalisadores promissores para a reforma a vapor do etanol. Logo após, desenvolve-se uma metodologia para a investigação dos aspectos técnicos relacionados à reforma a vapor do etanol, visando a preparação de catalisadores mono e bimetálicos à base de platina, níquel e cobre (Pt, Ni e Cu) suportado em óxidos de alumina (γ-Al2O3), zircônia (ZrO2), céria (CeO2) e em óxidos mistos (γ-Al2O3-25%ZrO2; γ-Al2O3-25%CeO2; CeO2-25%ZrO2). Em seguida, são apresentados protótipos de reformadores de etanol, assim como, seus componentes, características de funcionamento e resultados de testes experimentais, os quais revelaram uma produção de gás de síntese rico em hidrogênio com 75,24% antes do sistema de purificação e 99,84% de H2 após processo de purificação por adsorção molecular PSA (Pressure Swing Adsorption). Em outra etapa, é estudada a viabilidade econômica, a qual permite avaliar a atratividade de um projeto analisando os custos de investimento, operação e manutenção do reformador de etanol. Além disso, também, é apresentado um estudo de projeção dos custos do hidrogênio, em US$/kWh, para sistemas de reforma a vapor de etanol com capacidades de produção de hidrogênio entre 1 e 1500 Nm3/h. Em ultima etapa, são investigados os aspectos ecológicos, na qual é apresentada uma análise de emissões do processo de reforma e o cálculo da eficiência ecológica, cujo resultado mostra que o processo de produção de hidrogênio via reformador de etanol é uma rota... / This work examines the process of steam reforming of ethanol for hydrogen production by evaluating the technical, economic and ecological aspects. Initially we present concepts and technologies related to hydrogen production in a general context, enhancing the ethanol, hydrogen production processes, applications of hydrogen, steam reforming, catalyst supports and catalysts promising for the ethanol steam reforming. Soon after, it develops a methodology to investigate the technical aspects related to the ethanol steam reforming in order to prepare mono and bimetallic catalysts based on platinum, nickel and copper (Pt, Ni and Cu) supported on γ-alumina (γ-Al2O3), zirconia (ZrO2), ceria (CeO2) and mixed oxides (γ-Al2O3; ZrO2; CeO2; γ-Al2O3-25%ZrO2; γ-Al2O3- 25%CeO2; CeO2-25%ZrO2). Next, ethanol reformers prototypes are presented, as well as their components, operating characteristics and results of experimental tests, which revealed a production of synthesis gas rich in hydrogen with 75,24% and 99,84% of H2, respectively, before the purification system and after purification process by adsorption process of molecular PSA (Pressure Swing Adsorption). In another step, we study the economic feasibility, which allows us to evaluate the attractiveness of a project analyzing the investment and operation and maintenance of ethanol reformer. Furthermore, it is presented a study projecting the costs of hydrogen, in US$kWh for systems of ethanol steam reforming with production capacity of hydrogen between 1 and 1500 Nm3/h. In the last step, we investigated the ecological aspects of the system of ethanol steam reforming, which presents emissions analysis of the reform process and the ecological efficiency calculation, whose result shows that the process of producing hydrogen by ethanol reformer technological route is an environmentally attractive because it has a high ecological efficiency... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: Neste trabalho se estuda o processo de reforma a vapor de etanol para a produção de hidrogênio avaliando aspectos técnicos, econômicos e ecológicos. Inicialmente são apresentados conceitos e tecnologias referentes à produção de hidrogênio num âmbito geral, realçando o etanol, processos de produção de hidrogênio, aplicações do hidrogênio, reformas a vapor, suportes catalíticos e catalisadores promissores para a reforma a vapor do etanol. Logo após, desenvolve-se uma metodologia para a investigação dos aspectos técnicos relacionados à reforma a vapor do etanol, visando a preparação de catalisadores mono e bimetálicos à base de platina, níquel e cobre (Pt, Ni e Cu) suportado em óxidos de alumina (γ-Al2O3), zircônia (ZrO2), céria (CeO2) e em óxidos mistos (γ-Al2O3-25%ZrO2; γ-Al2O3-25%CeO2; CeO2-25%ZrO2). Em seguida, são apresentados protótipos de reformadores de etanol, assim como, seus componentes, características de funcionamento e resultados de testes experimentais, os quais revelaram uma produção de gás de síntese rico em hidrogênio com 75,24% antes do sistema de purificação e 99,84% de H2 após processo de purificação por adsorção molecular PSA (Pressure Swing Adsorption). Em outra etapa, é estudada a viabilidade econômica, a qual permite avaliar a atratividade de um projeto analisando os custos de investimento, operação e manutenção do reformador de etanol. Além disso, também, é apresentado um estudo de projeção dos custos do hidrogênio, em US$/kWh, para sistemas de reforma a vapor de etanol com capacidades de produção de hidrogênio entre 1 e 1500 Nm3/h. Em ultima etapa, são investigados os aspectos ecológicos, na qual é apresentada uma análise de emissões do processo de reforma e o cálculo da eficiência ecológica, cujo resultado mostra que o processo de produção de hidrogênio via reformador de etanol é uma rota... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work examines the process of steam reforming of ethanol for hydrogen production by evaluating the technical, economic and ecological aspects. Initially we present concepts and technologies related to hydrogen production in a general context, enhancing the ethanol, hydrogen production processes, applications of hydrogen, steam reforming, catalyst supports and catalysts promising for the ethanol steam reforming. Soon after, it develops a methodology to investigate the technical aspects related to the ethanol steam reforming in order to prepare mono and bimetallic catalysts based on platinum, nickel and copper (Pt, Ni and Cu) supported on γ-alumina (γ-Al2O3), zirconia (ZrO2), ceria (CeO2) and mixed oxides (γ-Al2O3; ZrO2; CeO2; γ-Al2O3-25%ZrO2; γ-Al2O3- 25%CeO2; CeO2-25%ZrO2). Next, ethanol reformers prototypes are presented, as well as their components, operating characteristics and results of experimental tests, which revealed a production of synthesis gas rich in hydrogen with 75,24% and 99,84% of H2, respectively, before the purification system and after purification process by adsorption process of molecular PSA (Pressure Swing Adsorption). In another step, we study the economic feasibility, which allows us to evaluate the attractiveness of a project analyzing the investment and operation and maintenance of ethanol reformer. Furthermore, it is presented a study projecting the costs of hydrogen, in US$kWh for systems of ethanol steam reforming with production capacity of hydrogen between 1 and 1500 Nm3/h. In the last step, we investigated the ecological aspects of the system of ethanol steam reforming, which presents emissions analysis of the reform process and the ecological efficiency calculation, whose result shows that the process of producing hydrogen by ethanol reformer technological route is an environmentally attractive because it has a high ecological efficiency... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: José Luz Silveira / Coorientadora: Marivone Nunho Sousa / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Roberto Zenhei Nakazato / Banca: Adonis Marcelo Saliba Silva / Banca: Gilmar Clemente Silva / Doutor

Orientador : Celso Aparecido Bertran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:48:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Osawa_CarlaCristiane_M.pdf: 1834636 bytes, checksum: 67659839f17d0c81af5635a9608bc551 (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T17:26:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As células a combustível são uma alternativa para a produção descentralizada de energia elétrica em relação aos sistemas tradicionais de geração (hidrelétricas e termelétricas) e permitem ampliar a base energética dos países. As células a combustível do tipo membrana de troca de prótons, ou PEM, utilizam hidrogênio como combustível, o qual pode ser produzido a partir da reforma de combustíveis hidrogenados, como os hidrocarbonetos e os álcoois. Neste aspecto, uma estratégia para reduzir o impacto ao meio ambiente, é a utilização, como fonte primária de hidrogênio, de combustíveis derivados de biomassa, dentre os quais, o etanol é uma possível alternativa. O objetivo deste estudo é analisar a reforma a vapor de etanol para a produção de hidrogênio e dimensionar os principais componentes de um reformador compacto de etanol capaz de alimentar uma célula a combustível para a geração de 1 kW de eletricidade. Para isto, inicialmente avaliam-se os limites termodinâmicos da reforma a vapor de etanol, visando determinar as concentrações de hidrogênio e subprodutos em equilíbrio e visando a selecionar as condições de concentração de reagentes, especificadas pela razão molar água-etanol na mistura reagente, temperatura e pressão do processo, a fim de maximizar a produção de hidrogênio, minimizar a produção de monóxido de carbono e inibir a formação de carbono sólido. A seguir, uma análise baseada na aplicação da Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica permite verificar as condições de equilíbrio das reações químicas na reforma a vapor e fornece as taxas de transferência de calor necessárias para a operação dos subsistemas de evaporação e reforma de etanol. Então, se analisa e se dimensiona o evaporador e o reator catalítico de reforma, baseando-se na aplicação das equações de conservação da massa e da energia, incluindo a cinética química das reações de reforma. Finalmente, apresenta-se uma concepção de projeto de um reformador de etanol compacto, modular e de alta eficiência. Fuel cells are a possible alternative for decentralized electrical energy generation, when compared to the more traditional hydroelectric and thermoelectric power generation, and allow for expanding the national energy generation infrastructure. The proton-membrane fuel cells, or PEMFC, use hydrogen as fuel, which can be obtained from the reforming of hydrogenated fuels, such as hydrocarbons and alcohols. A possible strategy to reduce the impact of energy generation systems into the natural carbon dioxide cycle is to obtain the hydrogen from a biomass derived fuel, such as ethanol. The objective of this work is to analyze the ethanol steam reforming for hydrogen production and to size the main components of a compact and modular reforming unit designed for the generation of 1 kW of electrical power. For this, initially the thermodynamic limits for the steam reforming of ethanol are calculated in order to assess the limits in the production of hydrogen and other by-products and to select the best values of process stoichiometry, temperature and pressure for maximum hydrogen selectivity and minimum coke formation. In the following, a First and Second Laws analysis is performed to analyze the equilibrium conditions of the main chemical reactions and to estimate the magnitude of the heat transfer required by the heating, evaporation, superheating and reforming of ethanol. Then, the evaporator and the catalytic reformer are analyzed and sized, basing the analysis in the application of the laws of Conservation of Mass and Thermal Energy, including a chemical kinetic mechanism for ethanol steam reforming. Finally, a design is proposed accompanied by the corresponding sizes of the main components and operating conditions.