Aumento da eficiência total de armazenadores de energia compostos por eletrolisadores, células a combustível e hidretos metálicos
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2018-03-26Metadatos
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O crescente consumo mundial de energia, a busca pela redução nas emissões de carbono e os
problemas climáticos realçam a importância dos investimentos em sistemas de energia de baixo
impacto ambiental. Neste sentido, os Armazenadores de Energia Elétrica utilizando Hidrogênio
(AEH2) têm se mostrado uma alternativa tecnológica promissora, pois além de serem fontes de
energia limpa, atuam como ponte entre os diferentes setores de energia (eletricidade, calor e
combustível). No entanto, a eficiência global dos AEH2’s é muito limitada. Devido às
propriedades do hidrogênio, uma parcela considerável de potência é consumida no
armazenamento e outra importante parcela é convertida em calor pelos equipamentos do AEH2.
Nesta tese, busca-se aumentar a eficiência dos AEH2 através do estudo teórico e experimental
do aproveitamento de calor de seus componentes. O AEH2 desta pesquisa é composto por um
eletrolisador alcalino, um armazenador de hidrogênio na forma de hidretos metálicos e uma
pilha de células a combustível do tipo PEM. Uma planta experimental foi montada com estes
equipamentos para levantamento de dados, realização de ensaios e pesquisa. A estrutura interna
de cada equipamento foi levantada e realizada uma descrição detalhada sobre a sua operação.
Ainda, foram desenvolvidos o equacionamento e a modelagem matemática dos componentes
do AEH2 baseados nos equipamentos da planta experimental. Os modelos computacionais
foram validados através da realização de experimentos. A interligação entre os modelos
possibilitou a simulação dos ciclos de carga e descarga do hidrogênio levando em consideração
o aproveitamento de calor dos componentes do AEH2. A partir dos resultados das simulações
estimou-se o potencial de geração de potência e o impacto do reaproveitamento térmico na
eficiência total do AEH2. Além disso, foi desenvolvido um novo método para o monitoramento
da distribuição de temperatura ao longo da célula a combustível, o que possibilita um melhor
nível de controle de sua temperatura e contribui para o aumento de sua eficiência.
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