dc.creator | Kuhn, Vinicius Nizolli | |
dc.date.accessioned | 2019-03-06T18:55:34Z | |
dc.date.available | 2019-03-06T18:55:34Z | |
dc.date.issued | 2018-03-26 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/15843 | |
dc.description.abstract | The growing global energy consumption, the search for reduction in carbon emissions and
climate problems highlight the importance of investment in low environmental impact energy
systems. In this sense, the Generation and Storage Systems of Electrical Energy based on
Hydrogen (AEH2) are a promising alternative technology, besides being a clean energy source,
and acting as a bridge between the different energy sectors (electricity, heat and fuel). However,
the overall efficiency of an AEH2’s is too limited. Due to hydrogen’s properties, a considerable
portion of power is drained by storage system and another important portion is converted into
heat by the AEH2’s equipments. In this research, it is intended to increase the efficiency of an
AEH2 through theoretical and experimental study of the use of heat of its components. The
AEH2 of this research is composed of an alkaline electrolyzer, a metal hydrides hydrogen
storage and a PEM fuel cell stack. An experimental plant was conceived with this type of
equipment for data acquisition, testing and research. The internal structure of each part of the
equipment was built and a detailed description of its operation was carried out. Also, it was
developed the mathematical modeling and equating of the AEH2’s components based on the
experimental plant equipment. The computational models were validated from experiments.
The interconnection between the models made it possible to simulate the hydrogen charging
and discharging cycles taking into account the use of heat of AEH2’s components. From the
results of the simulations it was estimated the potentials of power generation and the impact of
the heat recovery on the overall efficiency of the AEH2. In addition, a new method was
developed to monitor the temperature distribution in fuel cell itself, which allows an improved
control of its temperature and contributes to the increase of its efficiency. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Eficiência | por |
dc.subject | Hidrogênio | por |
dc.subject | Eletrolisador | por |
dc.subject | Hidretos metálicos | por |
dc.subject | Célula a combustível | por |
dc.subject | Efficiency | eng |
dc.subject | Hydrogen | eng |
dc.subject | Electrolyzer | eng |
dc.subject | Metal hydrides | eng |
dc.subject | Fuel cell | eng |
dc.title | Aumento da eficiência total de armazenadores de energia compostos por eletrolisadores, células a combustível e hidretos metálicos | por |
dc.title.alternative | Increase of the overall efficiency of energy storage systems composed by electrolyzers, fuel cells and metal hydrides | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | 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. | por |
dc.contributor.advisor1 | Farret, Felix Alberto | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5783619992936443 | por |
dc.contributor.referee1 | Bernardon, Daniel Pinheiro | |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6004612278397270 | por |
dc.contributor.referee2 | Marafiga, Eduardo Bonnuncielli | |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/6155053729183876 | por |
dc.contributor.referee3 | Stumpf, Felipe Tempel | |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/6574755753247654 | por |
dc.contributor.referee4 | Gomes, Sebastião Cícero Pinheiro | |
dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/5895086145314795 | por |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/0349477716415248 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |