Análise numérica para produção de hidrogênio via reforma do tolueno em um reator termoquímico solar

Resumo

Desenvolver novas fontes de energia renováveis, torna-se uma tendência mundial quando o objetivo maior é a busca pela redução de emissão de gases que influenciam no efeito estufa. A energia solar é uma boa opção na busca por alternativas menos agressivas ao meio ambiente, pois consiste numa fonte energética renovável e limpa. O sistema de reforma solar normalmente contém dois componentes principais: Um concentrador solar e um reator químico. A radiação solar recebida é coletada e refletida pelo concentrador, formando um fluxo radioativo altamente intenso na abertura do reator. A radiação concentrada penetra no reator e é diretamente absorvida em todo volume do reator, causando um aumento gradual da temperatura.Com isso, ocorre a transferência de calor para os reagentes de alimentação, facilitando assim, a reação química endotérmica. As características da concentração de radiação solar e de absorção de energia solar do reator também afetam significativamente no desempenho geral (XUE et al. 2018). O processo de reforma a vapor do tolueno mostra-se como uma excelente rota de produção de hidrogênio, por ser um composto que apresenta em grande quantidade de alcatrão, presente na gaseificação da biomassa (LIU et al. 2017). O presente trabalho teve como objetivo a elaboração de um modelo matemático para a reforma a vapor do tolueno em um reator termoquímico solar para simular a produção de hidrogênio. Dessa forma, realizou-se a modelagem matemática das equações de balanço de massa do modelo proposto. Para resolvê-la, juntamente com as condições iniciais e de contorno foi adotada a formulação matemática, Técnica das Equações Integrais Acopladas (TEIA), que transforma Equações Diferenciais Parciais (EDPS) em Equações Diferenciais Ordinárias (EDOs), sendo possível apresentar resultados mais precisos e comparação com outros métodos mais convencionais, em menor tempo de CPU. Além disso, com o auxílio de software em linguagem de programação FORTRAN é obtido os resultados da EDO pelo método de Euler (SILVA, 2012).