Avaliação dos balanços de massa e de energia de uma célula a combustível estacionária de ácido fosfórico

Abstract

Resumo: Visando detalhar a integraçao energética de uma célula a combustível estacionária de ácido fosfórico para várias potencias nominais de operaçao, foram avaliados os balanços de massa e de energia da unidade PC25C, fabricada pela United Technologies Company (UTC) Fuel Cells, através da elaboraçao de um modelo matemático do sistema. A unidade avaliada está localizada no Instituto de Pesquisa para o Desenvolvimento – LACTEC. No modelo, o gás natural que alimenta a unidade de produçao de hidrogenio foi representado pelo metano e a quantidade de hidrogenio gerada pelos reatores de reforma a vapor e de deslocamento foi determinada através do critério de equilíbrio termodinâmico. Os dados de pressao, vazao, temperatura, voltagem e corrente elétrica necessários para o cálculo dos balanços foram obtidos pelos sensores originais da unidade, utilizados para fins de controle, e pela instalaçao de sensores adicionais. Através deste estudo foi possível determinar as vazoes de vapor de água e de gás natural que alimentam a unidade de produçao de hidrogenio, a energia elétrica consumida pela unidade, a energia térmica recuperada pelo ciclo de refrigeraçao e as eficiencias elétrica, térmica e total da unidade PC25C. Este estudo é parte integrante de um projeto de pesquisa e desenvolvimento realizado em parceria com a COPEL Geraçao, no âmbito do Programa de Pesquisa de Desenvolvimento da ANEEL, que visa trazer conhecimentos necessários r fabricaçao de unidades de energia baseadas em células a combustível.