| Resumo: |
Deposita-se actualmente uma grande esperança nas células de combustível para a produção de energia eléctrica, uma vez que oferecem compatibilidade ambiental, são fiáveis e têm um funcionamento silencioso. Portugal tem presentemente a única empresa Ibérica que produz e comercializa células de combustível de eléctrodo de membrana polimérica (PEMFC), a SRE. A logística para o abastecimento de hidrogénio às células de combustível em Portugal é um grande desafio.
O hidrogénio tem uma densidade muito baixa de energia por volume normal e a estratégia do seu armazenamento e transporte tem de ser desenvolvida. Uma possibilidade é o uso de hidretos metálicos mas estes têm uma capacidade máxima de armazenamento muito baixa, cerca de 0,5 kWh/kg. Os hidrocarbonetos líquidos têm um conteúdo energéticos muito mais elevado, p.e. o metanol tem 6,3kWh/kg. Torna-se por isso clara a atractividade da reformação do metanol com vapor de água.
A investigação na reformação com vapor do metanol e etanol quase que como explodiu a partir de 2004, com o número de artigos publicados por ano a mais do que duplicar. O metanol tem sido o hidrocarboneto mais estudado principalmente porque a reacção de reformação ocorre a temperaturas moderadas, cerca de 250°C.
A corrente de saída do reactor de reformação com vapor do metanol é composta sensivelmente por 75% de hidrogénio e 25% de dióxido de carbono e pequenas quantidades de monóxido de carbono. A redução do monóxido de carbono produzido pode ser feita de diversas formas mas talvez a mais atractiva seja simplesmente o uso de catalisadores mais eficiente e baixar a temperatura de reacção (a formação do CO é uma reacção endotérmica).
Este ano, um grupo de investigação Japonês reportou o desenvolvimento dum novo catalisador cerca de uma ordem de grandeza mais activo que o tradicional CuO/ZnO/Al2O3 a 230°C. Este facto abre as portas à reformação do metanol a temperaturas próximas dos 200°C. Além disso, se o catalizador for suportado em micro-canai  |
Resumo
Deposita-se actualmente uma grande esperança nas células de combustível para a produção de energia eléctrica, uma vez que oferecem compatibilidade ambiental, são fiáveis e têm um funcionamento silencioso. Portugal tem presentemente a única empresa Ibérica que produz e comercializa células de combustível de eléctrodo de membrana polimérica (PEMFC), a SRE. A logística para o abastecimento de hidrogénio às células de combustível em Portugal é um grande desafio.
O hidrogénio tem uma densidade muito baixa de energia por volume normal e a estratégia do seu armazenamento e transporte tem de ser desenvolvida. Uma possibilidade é o uso de hidretos metálicos mas estes têm uma capacidade máxima de armazenamento muito baixa, cerca de 0,5 kWh/kg. Os hidrocarbonetos líquidos têm um conteúdo energéticos muito mais elevado, p.e. o metanol tem 6,3kWh/kg. Torna-se por isso clara a atractividade da reformação do metanol com vapor de água.
A investigação na reformação com vapor do metanol e etanol quase que como explodiu a partir de 2004, com o número de artigos publicados por ano a mais do que duplicar. O metanol tem sido o hidrocarboneto mais estudado principalmente porque a reacção de reformação ocorre a temperaturas moderadas, cerca de 250°C.
A corrente de saída do reactor de reformação com vapor do metanol é composta sensivelmente por 75% de hidrogénio e 25% de dióxido de carbono e pequenas quantidades de monóxido de carbono. A redução do monóxido de carbono produzido pode ser feita de diversas formas mas talvez a mais atractiva seja simplesmente o uso de catalisadores mais eficiente e baixar a temperatura de reacção (a formação do CO é uma reacção endotérmica).
Este ano, um grupo de investigação Japonês reportou o desenvolvimento dum novo catalisador cerca de uma ordem de grandeza mais activo que o tradicional CuO/ZnO/Al2O3 a 230°C. Este facto abre as portas à reformação do metanol a temperaturas próximas dos 200°C. Além disso, se o catalizador for suportado em micro-canais a sua eficiência vem ainda maior.
O projecto actual tem como objectivo final combinar num reactor único a unidade de reformação e a PEMFC, operando a 200°C ou menos. Desta forma será estudado: i) a reformação com vapor do metanol num reactor com o catalisador suportado em micro-canais, sendo pelo menos estudados dois catalisadores diferentes, em estado estacionário e transiente; ii) o uso de uma membrana metálica e de peneiro molecular de carbono para aumento da conversão do metanol e para a concentração da corrente produzida; iii) a integração da unidade de reformação com uma unidade de PEMFC.
Na verdade, Basile et al. concluíram que o uso de um reactor catalítico de membrana melhorava sempre a conversão do metanol. Estes autores usaram uma membrana de Pd/Ag. Contudo, o nosso grupo de investigação tem uma grande experiência em membranas de peneiro molecular de carbono, as quais são estáveis a 200°C em atmosfera redutora e são muito mais permeáveis e baratas.
Têm vindo a ser desenvolvidos materiais para as PEMFC poderem operar até 200°C. A reformação com vapor é uma reacção endotérmica e o calor necessário pode ser fornecido pela PEMFC, a qual opera exotermicamente. A combinação das duas unidades origina um reactor de elevada eficiência.
Este projecto beneficiará da ligação recentemente estabelecida com o IMM (Alemanha), que fornecerá os suportes com micro-canais para os catalisadores. A colaboração de longa data com o GKSS (Alemanha), especialistas em PEMFC de temperatura elevada e a colaboração com a
empresa Portuguesa de células de combustível, SRE. |