Wilson Braga Júnior
INTRODUÇÃO ÀS ENERGIAS RENOVÁVEISCélulas a combustível: Ácido Fosfórico (PAFC)
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
Objetivos do trabalho
● Aplicações práticas da tecnologia PAFC.
● Detalhes do combustível: Hidrogênio.
● Descrição e especificidades da célula PAFC.
● Funcionamento da célula a combustível.
Célula a combustível
● Conversão direta química-eletricidade.
● Associação de células, 0,6-0,7V. (Stack)
● Resíduo: água.
O
O
H
H
O hidrogênio
● Portador de energia.
● 48% produzido a partir do gás natural.
Oxidação parcial
Separação com vapor
Gás Natural
48%
Petróleo30%
Eletrólise4% Carvão
Mineral18%
Eletrólise
O hidrogênio
● Gasto de energia em compressão.
● Gasto de energia em transporte.
● Gasto de energia em produção.
Custos de produção e suas tecnologias
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.
Instalação típica de uma PAFC
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.
Detalhes dessa tecnologia
● Maior desenvolvimento tecnológico.
● Processo simples com baixos níveis de manutenção.
● Dispositivos de conversão disponíveis comercialmente.
● Custos consideravelmente elevados.
Aplicações a nível mundial das células PAFC
Detalhes da célula PAFC
● Redução 27t para 18t
● Fabricante UTC
● Mais de 200 unidades Vendidas no mundo
● Potência 200MW
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%.
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%.
Curva da célula 1kW
P = V*I
Detalhes célula PAFC 50kW
● Sistema fechado com reformador a injeção devapor
● 6.000h de operação
● LG-Caltex Oil Corp
● Processo de produção automatizado
Curva da célula 50kW
Comparação de células.
● Características da célula de 50kW.
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.
Obrigado!
Wilson Braga Jr. –[email protected]
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