Recuperació energètica dels fums residuals d'un reformador de membrana de producció d’hidrogen

Abstract

El pressent estudi gira al voltant d’un reformador de membrana de producció d’hidrogen alimentat amb etanol i aigua, el qual es troba a l’Institut de Tècniques Energètiques de la Universitat Politècnica de Catalunya. En ell es du a terme la reformació de l’etanol per formar hidrogen i altres gasos. En aquest punt és on entra en joc la membrana actuant com a un filtre de manera que divideix els productes de la reformació en hidrogen pur (element filtrat) i gasos residuals (elements no filtrats). Aquest hidrogen d’elevada puresa és ideal per a ser subministrat a una pila de combustible de baixa temperatura per tal de produir electricitat. Tots els elements exposats configuren un conjunt de potencial implantació en aplicacions mòbils, tant per la seva mida reduïda i compacta com pel fet que l’etanol és un combustible líquid, a més, és renovable ja que pot ser obtingut a partir de la biomassa. Amb aquest projecte s’ha pretès, per una banda, justificar, mitjançant el plantejament de l’estat de l’art, com lo exposat anteriorment és una via òptima per a obtenir hidrogen per a aplicacions portàtils i alhora com aquesta tecnologia entra en clara competència amb les bateries convencionals. I per l’altre s’ha estudiat el cas pràctic, centrat en l’esmentat reformador, consistent en dur a terme una anàlisi de la viabilitat termodinàmica d’aprofitar els gasos residuals, que actualment es llencen a l’atmosfera, cremant-los en una combustió catalítica, per d’aquesta manera aportar la calor requerida pel procés. S’ha arribat a la conclusió que la tecnologia que ocupa el present projecte, des del punt de vista d’eficiència energètica i sostenibilitat, és més que prometedora ja que els biocombustibles jugaran un paper important en el subministrament energètic i la seva utilització en piles de combustible, mitjançant la seva conversió a hidrogen, és una via eficient i alternativa tant als motors tèrmics com elèctrics alimentats amb bateries. Mitjançant càlculs termoquímics i l’anàlisi de possibles configuracions del disseny del nou dispositiu autotèrmic, s’ha arribat a la conclusió que és viable des del punt de vista termodinàmic però que, a causa de la ràpida cinètica de la combustió d’hidrogen i les elevades temperatures de treball (400ºC – 600ºC), poden aparèixer problemes de transferència de calor alhora d’acoblar la demanda i el subministrament de calor o en aconseguir un aïllament efectiu per a evitar grans pèrdues de calor (sobretot per a dispositius petits).