Modelagem termodinâmica de célula óxido sólido utilizada na rota de produção de combustível aeronáutico sustentável

• Processo: 23/14220-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Engenharia Térmica
• Pesquisador responsável: Caio Henrique Rufino
• Beneficiário: Davi de Oliveira Camurça
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Biogás Células Combustíveis Eletrolisador Modelagem Células a combustível de óxidos sólidos Termodinâmica Modelos termodinâmicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biogás | célula | combustível | eletrolisador | Modelagem | rota | Saf | Soec | Sofc | sustentável | termodinâmica | Modelagem Termodinâmica

Resumo

Devido a elevada emissão de gases do efeito estufa provenientes de aeronaves, é interessante avaliar um modo de auxiliar na produção de combustível de aviação sustentável, SAF, a fim de diminuir a geração de carbono desse setor. Desse modo, será avaliada termodinamicamente uma das etapas da produção desse combustível o qual pode ser gerado a partir de biogás, caso seja implementada uma rota de produção utilizando a síntese Fischer-Tropsch. Esse processo consiste na transformação de dióxido de carbono e vapor de água, provenientes do biogás, em monóxido de carbono e hidrogênio, insumos do combustível, por meio de uma célula óxido sólido eletrolítica, SOEC. A razão da implementação dessa célula ocorre devido a sua elevada eficiência térmica, enquanto exige uma elevada temperatura de operação, sendo, portanto, fundamental realizar uma análise térmica do seus processos internos a fim de garantir um funcionamento adequado do eletrolisador. Dentro da célula ocorrem reações químicas de redução e equilíbrio, as quais serão objetivo de modelagem no projeto. Assim, o objetivo é realizar uma análise do comportamento térmico da célula com a finalidade de avaliar a sua implementação em uma rota completa de geração do SAF. Para realizar essa meta, primeiramente é realizada uma revisão bibliográfica a fim de avaliar as diferentes células e, em sequência, os modelos termodinâmicos possíveis de serem implementados, retirando, ainda, dados com o propósito de realizar uma futura validação do modelo utilizado no projeto. Posteriormente, com as reações de equilíbrio e redução do dióxido de carbono e água, será implementado o modelo termodinâmico, estudado previamente, no MatLab com o objetivo de obter a relação entre as demandas térmicas e elétricas, juntamente com os produtos da reação. Por fim, após a validação utilizando os dados retirados da revisão bibliográfica, é realizado um estudo de caso para provar o conceito do modelo e utilizá-lo futuramente em um projeto de pesquisa com as demais etapas da produção do SAF.