Estudo de Produção do Hidrogênio a Partir da Reforma Catalítica de Amônia em Solução Utilizando Microrreatores

• Processo: 23/18143-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Rubens Maciel Filho
• Beneficiário: Verena Soares Bombonatti
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Química (FEQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Produção de hidrogênio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Catalisadores de níquel | geração de H2 | Reator de microcanais | Reforma de amônia em solução | Produção de Hidrogênio

Resumo

Devido à crescente demanda por energia limpa, o hidrogênio (H2) aparece como uma alternativa bastante promissora, podendo ser utilizado no armazenamento, uso e conversão de energia. Existe um enorme interesse em inserir o hidrogênio em vários setores, com destaque para a indústria automobilística, uma vez que já é possível produzir carros elétricos onde o H2 comprimido alimenta uma célula à combustível, gerando eletricidade para mover os motores. Dessa forma, consegue-se aumentar consideravelmente a eficiência desses automóveis, inclusive quando comparados à veículos de combustão interna. Por outro lado, uma das maiores limitações encontradas para essa tecnologia se dá pela dificuldade de compressão de hidrogênio, que ocorre em pressões próximas à 700 bar, demandando altos consumos energéticos e levantando questões de segurança, devido a riscos de vazamentos e explosões. Além disso, quase 99% do H2 gerado atualmente é proveniente de fontes fósseis, o que contribui com a pegada de carbono logo no início da cadeia produtiva. Nesse aspecto, como forma de reverter essas limitações, é proposta a produção de H2 a partir de combustíveis sintéticos já disponíveis no mercado, como o etanol, biogás e amônia. Esses materiais são carreadores de hidrogênio e podem ser utilizados para abastecer os veículos, numa solução que permite a produção de hidrogênio embarcada e sob demanda, em equipamentos denominados reformadores, os quais são acoplados à célula combustível. Logo, o H2 não precisa ser armazenado no automóvel e é produzido apenas para o consumo direto na célula. Pensando nisso, o presente trabalho objetiva estudar a geração de hidrogênio a partir das reações de reforma catalítica da amônia em solução (Hidróxido de Amônio, NH4OH), utilizando microrreatores impregnados com catalisadores à base de níquel. A amônia foi escolhida por ser um dos compostos químicos mais abundantes do mundo, pela simplicidade da sua molécula e a ausência de carbono na cadeia, evitando a emissão de CO2 como produto da reforma. Ao mesmo tempo, esse gás é altamente solúvel em água, de forma que o transporte do NH4OH é facilitado por se apresentar no estado líquido, além de reduzir a toxicidade do gás NH3. Nesse projeto, serão utilizados reatores de microcanais fabricados por tecnologia de impressão 3D, que foram desenvolvidos pelo grupo de pesquisa (Patente número BR10201203232) e apresentam como vantagens elevada performance e tamanho reduzido. Além disso, serão explorados catalisadores de Ni, Ni-Co e Ni-Fe, de forma a avaliar qual material é mais eficiente em termos de conversão do NH4OH e rendimento de H2.