Células a combustível: ácido fosfórico (PAFC)

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Trabalho da disciplina Introdução às energias renováveis.

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  • 1. Wilson Braga Júnior INTRODUÇÃO ÀS ENERGIAS RENOVÁVEIS Células a combustível: Ácido Fosfórico (PAFC) UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
  • 2. Objetivos do trabalho ● Aplicações práticas da tecnologia PAFC. ● Detalhes do combustível: Hidrogênio. ● Descrição e especificidades da célula PAFC. ● Funcionamento da célula a combustível.
  • 3. Célula a combustível ● Conversão direta química-eletricidade. ● Associação de células, 0,6-0,7V. (Stack) ● Resíduo: água. O O H H
  • 4. O hidrogênio ● Portador de energia. ● 48% produzido a partir do gás natural. Oxidação parcial Separação com vapor Eletrólise
  • 5. O hidrogênio ● Gasto de energia em compressão. ● Gasto de energia em transporte. ● Gasto de energia em produção.
  • 6. Custos de produção e suas tecnologias
  • 7. Células combustíveis a ácido fosfórico ● Dissociação do ácido fosfórico com concentração próxima a 100% para o transporte de íons H+. ● Aceita níveis de CO de até 1% ● Combustível geralmente gás natural reformado. ● Processo simples com baixos níveis de manutenção.
  • 8. Instalação típica de uma PAFC
  • 9. Aplicações a nível mundial das células PAFC ● Temperatura de operação de 160°C a 220°C. ● Temperaturas baixas reduzem a capacidade de transporte de íons e aumenta a severidade da contaminação do CO.
  • 10. Detalhes dessa tecnologia ● Maior desenvolvimento tecnológico. ● Processo simples com baixos níveis de manutenção. ● Dispositivos de conversão disponíveis comercialmente. ● Custos consideravelmente elevados.
  • 11. Aplicações a nível mundial das células PAFC
  • 12. Detalhes da célula PAFC ● Redução 27t para 18t ● Fabricante UTC ● Mais de 200 unidades Vendidas no mundo ● Potência 200MW
  • 13. CENPES/Petrobras ● Aquisição da célula de 200kW PAFC ● Testes da tecnologia. ● Projetos de reforma de Gás Natural e Etanol. ● Custo de US$900.000 e 4.500 US$/kW ● Projetos de geração e armazenagem de hidrogênio. ● Eficiência média de 38%.
  • 14. Detalhes célula PAFC 1kW ● Compra de componentes e montagem em um pequeno laboratório ● Utilização do hidrogênio comercial a 99% ● Operação durante 250h gerando 10 l de água ● Eficiência média de 38%.
  • 15. Curva da célula 1kW P = V*I
  • 16. Detalhes célula PAFC 50kW ● Sistema fechado com reformador a injeção de vapor ● 6.000h de operação ● LG-Caltex Oil Corp ● Processo de produção automatizado
  • 17. Curva da célula 50kW Comparação de células. ● Características da célula de 50kW.
  • 18. Conclusões ● Dificuldades relacionadas ao Hidrogênio ● Tecnologia promissora a médio prazo principalmente associada a outras fontes renováveis. ● PAFC já possui módulos comerciais e é uma das tecnologias mais desenvolvidas. ● PAFC baixa manutenção, elevada disponibilidade e desenvolvida principalmente para aplicações estáticas.
  • 19. Obrigado! Wilson Braga Jr. –wbj99@yahoo.com.br