Análise Dinâmica da Reforma a vapor do Metanol em um Reator Termoquímico Solar com Membrana para Produzir Hidrogênio

Resumo

Com o crescente crescimento da população mundial, dos padrões de vida e da economia, a demanda de energia também está aumentando significativamente, não apenas resultando no acentuado esgotamento dos combustíveis fósseis, mas também induzindo sérios problemas ambientais, como o aquecimento global e a poluição do ar (FUQIANG et al., 2019). As questões de esgotamento de combustíveis fósseis e mudanças climáticas resultaram no desenvolvimento de soluções de processos industriais solares. O sistema de reforma que utiliza o calor solar para conduzir reações químicas endotérmicas de alta temperatura é conhecido como processo termoquímico solar (Dolan et al., 2016). 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 radiativo altamente intenso na abertura do reator. A radiação solar concentrada penetra no reator e é absorvida diretamente, causando um aumento gradual da temperatura. O calor trasferidos para os reagentes de alimentação facilita a reação química endotérmica (Chen et al., 2018). O processo de reforma a vapor do metanol mostra-se como uma excelente rota para produção de hidrogênio por ser um combustível líquido e de fácil armazenamento, sendo caracterizado como uma fonte emergente e alternativa. O presente trabalho teve como objetivo a elaboração de um modelo matemático para a reforma a vapor do metanol em um reator termoquímico solar com membrana (RTSM) para simular a produção de hidrogênio combustível. Além do efeito da transferência de calor em um RTSM. Dessa forma, realizou-se a modelagem matemática das equações que descrevem o processo de reforma a vapor do metanol. Para resolvê-las juntamente com as condições de contorno foi adotada a formulação matemática, Técnica das Equações Integrais Acopladas (TEIA), que transforma Equações Diferenciais Parciais (EDPs) em Equações Diferenciais Ordinárias (EDOs). Além disso, com o auxílio de software em linguagem de programação FORTRAN foram obtidos os resultados (Silva et al.,2012).