Show simple item record

dc.contributorLis Arias, Manuel José
dc.contributor.authorArtés Ábalos, Maria
dc.contributor.otherUniversitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Química
dc.date.accessioned2022-12-02T15:13:55Z
dc.date.issued2022-07-19
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/2117/377592
dc.description.abstractEn el present treball s’ha dissenyat una planta per produir hidrogen a partir d’aigua mitjançant un reactor híbrid format per tres electrolitzadors PEM en sèrie i un reactor fotocatalític. En el disseny, també s’ha inclòs un separador de gasos per purificar l’hidrogen del corrent gasos resultant del procés i, un tanc d’emmagatzematge basat en hidrurs metàl·lics, per tal de poder emmagatzemar l’hidrogen en massa i subministrar-lo quan sigui necessari. S'ha seleccionat una tecnologia electrolítica apta per a complir amb el nivell de puresa d’hidrogen requerit, amb un disseny compacte i amb cost competitiu, i s'han realitzat càlculs dels principals paràmetres d'operació i de disseny de cel·la, la qual treballarà a 80 ºC i 30 bars, amb una densitat de corrent de 2 A/cm², un voltatge total d'1,82 V i una àrea geomètrica de 300 cm². De la mateixa manera, per tal d’obtenir un rendiment fotocatalític apte per a complir amb la producció d’hidrogen requerida, s’ha escollit emprar com a catalitzador una perovskita en substitució dels metalls nobles, a causa de les seves propietats úniques. Així doncs, s’han dut a terme càlculs de la massa de catalitzador requerida i de la longitud d’ona necessària per a satisfer la banda prohibida del catalitzador, així com, de la potència elèctrica que cal subministrar per aconseguir la quantitat d’hidrogen desitjada. El sistema dissenyat podria ser utilitzar en una estació d’hidrogen en la que se subministri aquest combustible diàriament a uns 25-35 cotxes, ja que la capacitat de producció és de 65 kg d’H2/dia. Això si, el disseny s’ha dut a terme a partir de dades extretes d’informes previs i caldria fer una planta pilot per fer treballar el reactor a les condicions establertes i desenvolupar el model cinètic per veure si es comporta com s’ha previst en el disseny i si s’assoleix realment el 99% de conversió esperada.
dc.description.abstractEn el presente trabajo se ha diseñado una planta para producir hidrógeno a partir de agua mediante un reactor híbrido formado por tres electrolizadores PEM en serie y un reactor fotocatalítico. En el diseño, también se ha incluido un separador de gases para purificar el hidrógeno del corriente de gas resultante del proceso y, un tanque de almacenamiento basado en hidruros metálicos, para poder almacenar el hidrógeno en masa y suministrarlo cuando sea necesario. Se ha seleccionado una tecnología electrolítica apta para cumplir con el nivel de pureza de hidrógeno requerido, con un diseño compacto y con coste competitivo, y se han realizado cálculos de los principales parámetros de operación y de diseño de celda, la cual trabajará a 80 °C y 30 bares, con una densidad de corriente de 2 A/cm², un voltaje total de 1,82 V y una área geométrica de 300 cm². Del mismo modo, para obtener un rendimiento fotocatalítico apto para cumplir con la producción de hidrógeno requerida, se ha escogido emplear como catalizador una perovskita en sustitución de los metales nobles, a causa de sus propiedades únicas. Así pues, se han llevado a cabo cálculos de la masa de catalizador requerida y de la longitud de onda necesaria para satisfacer la banda prohibida del catalizador, así como, de la potencia eléctrica que hay que suministrar para conseguir la cantidad de hidrógeno deseada. El sistema diseñado podría ser utilizado en una estación de hidrógeno en la que se suministre este combustible diariamente a unos 25-35 coches, puesto que la capacidad de producción es de 65 kg de H2/día. Eso si, el diseño se ha llevado a cabo a partir de datos extraídos de informes previos y habría que hacer una planta piloto para hacer trabajar el reactor en las condiciones establecidas y desarrollar el modelo cinético para ver si se comporta como se ha previsto en el diseño y si se logra realmente el 99% de conversión esperada.
dc.description.abstractIn the present work, a plant was designed to produce hydrogen from water by a hybrid reactor consisting of three serial PEM electrolyzers and a photocatalytic reactor. In the design, a gas separator has also been included to purify the hydrogen from the resulting gas current and, a metal hydride-based storage tank, to be able to store the hydrogen in mass and supply it whenever necessary. Electrolytic technology has been selected to meet the required hydrogen purity level, with compact design and at competitive cost, and calculations have been made of the main parameters of operation and design of the cell, which will work at 80 ºC and 30 bars, with a current density of 2 A/cm2, a total voltage of 1,82 V and a geometric area of 300 cm². Similarly, in order to obtain photocatalytic performance suitable for the required hydrogen production, a perovskite has been chosen as a catalyst to replace noble metals, due to their unique properties. Thus, calculations of the required catalyst mass and the wavelength needed to satisfy the bandgap of the catalyst have been carried out, as well as the electrical power to be supplied to achieve the desired amount of hydrogen. The designed system could be used in a hydrogen station where this fuel is supplied daily to about 25-35 cars, as production capacity is 65 kg of H2/day. But in truth, the design has been carried out from data extracted from previous reports and a pilot plant should be built to make the reactor work on the established conditions and develop the kinetic model to see if it behaves as planned in the design and if it really achieves the expected 99% conversion.
dc.language.isocat
dc.publisherUniversitat Politècnica de Catalunya
dc.subjectÀrees temàtiques de la UPC::Enginyeria química
dc.subject.lcshHydrogen
dc.subject.lcshWater -- Electrolysis
dc.subject.lcshPhotocatalysis
dc.subject.otherAigua
dc.subject.otherElectròlisi PEM
dc.subject.otherFotocatàlisi
dc.subject.otherHidrogen
dc.titleDisseny d'una planta basada en electrolitzadors PEM i fotocatàlisi per a l'obtenció d'hidrogen a partir d'aigua
dc.typeBachelor thesis
dc.subject.lemacHidrogen
dc.subject.lemacAigua -- Electròlisi
dc.subject.lemacFotocatàlisi
dc.identifier.slugPRISMA-171255
dc.rights.accessRestricted access - author's decision
dc.date.lift10000-01-01
dc.date.updated2022-08-24T18:38:52Z
dc.audience.educationlevelGrau
dc.audience.mediatorEscola Superior d'Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa
dc.audience.degreeGRAU EN ENGINYERIA QUÍMICA (Pla 2009)


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record