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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Estudo termodinâmico e experimental da produção de hidrogênio a partir das reações de reforma a vapor e oxidativa do gás liquefeito de petróleo usando precursores do tipo Perovskita
metadata.dc.creator: Silva, Priscila Pereira
metadata.dc.contributor.advisor1: Hori, Carla Eponina
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Noronha, Fabio Bellot
metadata.dc.contributor.referee1: Mattos, Lisiane Veiga
metadata.dc.contributor.referee2: Rabelo Neto, Raimundo Crisóstomo
metadata.dc.contributor.referee3: Ávila Neto, Cícero Naves de
metadata.dc.description.resumo: A transformação do gás liquefeito de petróleo (GLP) em hidrogênio tem adquirido importância, devido ao interesse na viabilização do sistema de células a combustível. Contudo, condições adequadas de operação e o uso específico de catalisadores ativos e resistentes é um desafio. Assim, um dos objetivos desta tese foi avaliar termodinamicamente condições como temperatura, razão de alimentação, demanda energética, excesso de água e oxigênio na alimentação a fim de se obter dados operacionais que maximizem a produção de hidrogênio e minimizem o acúmulo de coque. Os resultados termodinâmicos mostraram que independente da alimentação, a produção de hidrogênio é favorecida com o aumento da temperatura e, que o uso de temperaturas mais baixas favorece a produção de coque (C(s)). A adição de compostos insaturados na alimentação de GLP não causou diferenças significativas na composição da fase gasosa, assim o GLP pode ser considerado experimentalmente apenas como uma mistura contendo C3H8 e C4H10. A adição de excesso de água e oxigênio ao sistema foi necessária para produzir baixos níveis de coque e maior conversão a H2 no equilíbrio. Além do estudo termodinâmico, foram avaliados experimentalmente precursores de catalisadores com estrutura perovskita La1-x CexNiO3 (x=0; 0,05; 0,1) e La1-xSrxNiO3 (x=0; 0,05; 0,1) preparados pela técnica de precipitação nas reações de reforma a vapor e oxidativa do GLP. O conjunto de técnicas de caracterização revelaram que, a estrutura tipo perovskita foi à principal fase obtida após calcinação para todas as amostras. Além disso, as amostras dopadas com cério apresentaram menor diâmetro de partícula de níquel e, maiores valores de dispersão metálica em comparação com as amostras contendo estrôncio. Os resultados de redução à temperatura programada e capacidade de armazenamento oxigênio mostraram que as amostras contendo cério apresentaram maior grau de redução e capacidade de armazenamento de oxigênio. Todos os resultados de caracterização estão de acordo com os testes catalíticos pois as amostras contendo cério apresentaram maior atividade e estabilidade durante as reações de reforma a vapor e oxidativa do GLP. Dentre os catalisadores, o mais promissor foi o com composição La0,95 Ce0,05NiO3 que se mostrou mais ativo e resistente devido à pequena substituição do lantânio por cério que contribuiu para melhorias na atividade e na estabilidade deste material. A reforma oxidativa do GLP apresentou melhores resultados de atividade e formação de hidrogênio em comparação à reforma a vapor. A adição de uma pequena quantidade de oxigênio à alimentação reacional proporcionou maior resistência à desativação o que contribuiu para o melhor desempenho das amostras.
Abstract: The transformation of liquefied petroleum gas (LPG) in hydrogen has gained importance due to the interest in the viability of the fuel cell system. However, operating conditions and the specific use of active and resistant catalysts is a challenge. Thus, one aim of this thesis was to evaluate thermodynamically conditions such as temperature, feed ratio, energy demand, excess water and oxygen in the feed in order to obtain operational data that maximize hydrogen production and minimize the coke amount. The thermodynamic results showed that independent feeding, hydrogen production is favored with increasing temperature and that the use of lower temperatures favors the coke production (C (s)). The addition of unsaturated compounds in the feed of LPG did not cause significant differences in the composition of the gas phase, so the LPG can experimentally be considered only as a mixture containing C3H8 and C4H10. The addition of excess water and oxygen to the system was required in order to produce low coke levels and higher conversion to H2 in equilibrium. In addition, was evaluated experimentally with catalysts precursors with perovkite like La1-x CexNiO3 (x = 0, 0.05, 0.1) and La1-xSrxNiO3 (x = 0, 0.05, 0.1) prepared by the methods of precipitation in the reactions of steam and oxidative reforming LPG. The set of characterization techniques showed that the perovskite structure is the main phase obtained after calcination for all samples. In addition, cerium-doped samples showed lower particle diameter of nickel and metal dispersion values larger compared to the samples containing strontium. The results of temperature-programmed reduction and the ability to storage oxygen showed that the samples containing cerium showed higher storage capacity and reduction of oxygen. All characterization results are in agreement with the catalytic tests, because samples containing cerium showed higher activity and stability during the steam and oxidative reactions reforming of LPG. Among the catalysts, the most promising was the composition with La0,95Ce0,05NiO3 which was more active and resistant, due to small substitution of lanthanum cerium which contributed significantly in the activity and stability of this material. The oxidative reforming of LPG showed a better activity and hydrogen formation compared to steam reforming. The addition of a small amount of oxygen to the reactive power provided greater resistance to deactivation which contributed to the better performance of the samples.
Keywords: Hidrogênio
Hydrogen
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Citation: SILVA, Priscila Pereira. Estudo termodinâmico e experimental da produção de hidrogênio a partir das reações de reforma a vapor e oxidativa do gás liquefeito de petróleo usando precursores do tipo Perovskita. 2014. 187 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15076
Issue Date: 8-May-2014
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

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