Eletrólise PEM: Acoplamento entre simulação e otimização de sistema experimental

• Processo: 23/05704-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 24 de julho de 2023
• Data de Término da vigência: 23 de julho de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ernesto Chaves Pereira de Souza
• Beneficiário: Gabriel Wosiak Leite
• Supervisor: Guido Bender
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: National Renewable Energy Laboratory (NREL), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 18/24383-0 - Síntese de novos materiais de eletrodo e de reações redox utilizando ferramentas eletroquímicas acopladas a micro-ondas, BP.DD
• Assunto(s): Método dos elementos finitos Hidrogênio Simulação numérica Otimização Separação da água Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: electrolysis | Finite Element Method | Hydrogen | Numerical Simulation | Optimization | Water splitting | Eletroquímica

Resumo

A dinâmica dos fluidos computacional (CFD) tornou-se uma ferramenta valiosa no estudo de vários processos industriais e de engenharia. Uma aplicação é o estudo de fenômenos locais, como perdas de tensão e densidade de corrente local em eletrolisadores de membrana de troca de prótons (PEM),que desempenham um papel no consumo de energia na produção de hidrogênio. O uso de CFD em este campo permite uma simulação detalhada do fluxo de fluido, transferência de calor e eletroquímica propriedades no eletrolisador, fornecendo informações valiosas sobre as causas das perdas de tensão e o potencial de melhoria. Este projeto de pesquisa tem como objetivo explorar o uso de CFD em entender as perdas de tensão em eletrolisadores PEM e avaliar o potencial de produção aprimorada de hidrogênio por meio de projetos otimizados. Combinando o último CFD técnicas com compreensão aprofundada da física e eletroquímica subjacentes, este projeto contribuirá para o avanço desta importante área de estudo. (AU)