Produção de hidrogênio via reforma da amônia sobre catalisadores à base de níquel em um reator de microcanais

• Processo: 23/08594-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2023
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Rubens Maciel Filho
• Beneficiário: Letícia Maria Sampaio Barros
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/20630-4 - Desenvolvimento integrado de biorrefinaria e planta de bioetanol de cana-de-açúcar com emissão zero de CO2: rotas para converter recursos renováveis em bioprodutos e bioeletricidade, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/20037-0 - Avaliação da Produção de Hidrogênio em Microrreatores via Reforma de Amônia em Catalisadores Bimetálicos, BE.EP.DR
• Assunto(s): Produção de hidrogênio Amônia Níquel Reatores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ammonia Reforming | Catalysts | H2 generation | Microchannel Reactor | Geração de hidrogênio

Resumo

A produção de hidrogênio (H2) é um tópico em alta, vivenciando um boom na área de pesquisa e desenvolvimento (P&D) e com perspectivas de continuar crescendo devido ao seu papel promissor na transição energética. A geração atual de H2 é baseada principalmente em combustíveis fósseis, porém, essa rota contribui para a emissão de gases de efeito estufa. Por outro lado, a produção de H2 verde por meio da eletrólise da água ainda é um processo caro, exigindo um alto consumo de energia elétrica e o uso do hidrogênio para mobilidade requer armazenamento em alta pressão, encarecendo ainda mais seu custo final. Nesse aspecto, uma rota mais econômica e alcançável para geração de H2 é a reforma de biocombustíveis ou de carreadores de hidrogênio livres de carbono, especialmente para aplicações a bordo para o setor de transporte. A amônia (NH3) é um dos produtos químicos mais produzidos mundialmente, sendo um carreador muito importante com quase 18% de H2 em peso, e com ausência de carbono em sua composição química, podendo produzir H2 livre de COx. Além disso, o NH3 oferece vantagens em termos de transporte devido à sua superior densidade de energia por volume superior em relação ao H2. Isso torna a amônia uma opção viável para ser utilizada na geração local de H2, exigindo menos custos com armazenamento e transporte. No entanto, o gás amônia é tóxico para os seres humanos e sua manipulação pode ser desafiadora. Então, para mitigar esse risco, uma abordagem mais interessante é usar uma solução de amônia com água, formando hidróxido de amônio (NH4OH), que pode ser um meio de minimizar esses perigos. Embora o craqueamento da amônia seja comumente realizado em reatores de leito fixo e leito fluidizado, o uso de microrreatores ainda é pouco explorado e apresenta várias vantagens, incluindo tamanho compacto, custos de fabricação reduzidos e possibilidade de utilização a bordo combinada com células a combustível. Além disso, microrreatores baseados em microcanais possuem uma grande área superficial, o que contribui para uma melhor eficiência de conversão e altos rendimentos de H2. Portanto, este projeto propõe a reforma de amônia e hidróxido de amônio para produção eficiente de H2 usando um reator de microcanais. Não há relato na literatura de reforma de NH4OH em microrreatores,portanto, esta é uma novidade científica. Um estudo completo envolvendo a combinação de simulação e abordagens experimentais será realizado para determinar os modelos termodinâmicos, cinética de reação e os parâmetros operacionais ótimos. Por meio da fabricação por impressão 3D, serão construídos reatores de microcanais impregnados com catalisadores à base de Ni para testes experimentais. Adicionalmente, técnicas avançadas de caracterização in situ serão empregadas para o melhor entendimento do comportamento dos catalisadores durante as reações de reforma. Dentro deste estudo, serão fornecidos dados muito interessantes para a comunidade científica com potencial para se tornar uma tecnologia transferida para as indústrias. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SANTOS, ERICK A.; BARROS, LETICIA M. S.; PELUSO, ANNA F. DE F. V.; GALANTINI, ISABELA; GONCALVES, JOSUE M.; MACIEL FILHO, RUBENS MACIEL; ZANIN, HUDSON. Trends in ionic liquids and quasi-solid-state electrolytes for Li-S batteries: A review on recent progress and future perspectives. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 493, p. 26-pg., 2024-06-01. (21/09387-1, 17/11986-5, 22/02222-0, 23/08594-9)