Desenvolvimento e avaliação do uso de eletrodos porosos de níquel para produção de hidrogênio eletrolítico.

• Autor(a) principal: PEREIRA, Deydeby Illan dos Santos.
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8898
• topic: Engenharia Química; Hidrogênio; Eletrodo Poroso; Eletrólise; Hydrogen; Porous Electrodes; Electrolysis

As fontes não renováveis, sobretudo as de origem fóssil, compõem a maior parte da matriz energética mundial, fato que vem provocando ao meio ambiente sérios desgastes cada vez mais visíveis. Como solução, as fontes renováveis de energia ganharam notoriedade e desprendem atualmente esforços e elevados investimentos para ocuparem maior espaço na oferta de energia. O H2 apresenta-se como um grande vetor energético limpo e renovável. Por isso, pesquisas devem ser desenvolvidas para torna-lo, de fato, uma realidade energética. É neste sentido que este trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema eletrolítico, composto com eletrodos porosos de níquel, visando estudar o desempenho e o balanço econômico para a produção de H2 sob diferentes potenciais elétricos e concentrações de solução eletrolítica. Com isso, foi avaliado o comportamento técnico do sistema eletrolítico na produção de H2 e identificados/interpretados os fenômenos eletroquímicos que ocorreram na eletrólise alcalina com o eletrodo poroso de níquel. Também foram realizadas análise morfológica do eletrodo estudado e análise econômica do hidrogênio produzido pelo sistema desenvolvido. O sistema composto por eletrodos porosos de níquel teve melhor desempenho funcionando com soluções eletrolíticas de KOH de baixas concentrações e potencial de 4,0 V. Nessas condições o fluxo médio de H2 produzido pelo sistema foi igual a 5,48 N.L/h para uma potência de 24,64 W e eficiências farádica, térmica e termodinâmica iguais a 61,5%; 74,0% e 78,7%, respectivamente. Estatisticamente, observou-se que apenas o potencial aplicado ao sistema eletrolítico desenvolvido tem efeito significativo na produção de H2. O sistema eletrolítico desenvolvido neste estudo consumiu 3,94 kWh para produzir 1,0 m3 de H2. Teve custo total de investimento igual a US$ 80,13. O custo da fonte de energia hidrogênio variou entre 0,79 – 0,15 US$/kWh utilizando fontes renováveis (hidráulica; solar e eólica) e para um período de operação de 4380,0 h/ano ao longo de dez anos de amortização. Os resultados demonstraram que a utilização de eletricidade renovável apresenta-se como um ponto importante para diminuir os custos do H2 e também para integrar grandes quantidades de energia renovável variável na matriz energética global, corroborando com a literatura. Os resultados também comprovam a ótima eficiência obtida com o uso dos eletrodos porosos de níquel na eletrólise.