Análise da viabilidade de um sistema de produção de energia limpa a partir da fonte primária solar convertida em energia química

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dc.contributor.advisorAdonis Marcelo Saliba Silvapt_BR
dc.contributor.authorGARCIA NETO, JOSE dos S.pt_BR
dc.coverageNacionalpt_BR
dc.date.accessioned2019-12-23T15:14:08Z
dc.date.available2019-12-23T15:14:08Z
dc.date.issued2019pt_BR
dc.description.abstractFrente a um panorama de escassez de combustível convencional fóssil e disponibilidade hidráulica para a produção de energia elétrica, fontes alternativas de energia renovável se tornam cada vez mais urgentes e necessárias. O hidrogênio é o elemento químico mais abundante disponível no planeta, tornando-se um potente candidato para suprir essa escassez de energia, pois, é capaz de conter um grande potencial energético comparável aos combustíveis fósseis, como a gasolina ou carvão. Sendo ele um vetor energético, não se tem a possibilidade de sua "extração" direta, porém, técnicas de obtenção do hidrogênio são bastante flexíveis, conhecidas e utilizadas comercialmente. Este trabalho teve como objetivo o estudo e construção de um sistema para produção de energia limpa a partir da produção de hidrogênio gasoso por eletrólise da água em meio alcalino, fazendo uso de um painel fotovoltaico como fonte alternativa de energia elétrica, bem como, a análise da eficiência energética desta produção. Para garantir a obtenção dos gases hidrogênio e oxigênio separadamente foi utilizada uma membrana separadora de gases, o Zirfon® Perl, permitindo a eletrólise pelo eletrolisador projetado e construído especificamente para este estudo, sem a necessidade de um sistema de circulação do eletrólito. Para uma análise comparativa das eficiências, produziu-se hidrogênio por eletrólise alcalina de uma solução aquosa de KOH (1M) com energia fornecida por uma fonte externa DC e por um painel solar ligado diretamente ao eletrolisador. O cálculo dessa eficiência foi feito pela relação entre a energia fornecida à eletrólise pelas fontes (solar e externa) e a energia do hidrogênio produzido com base no seu poder calorífico inferior (LHV). Além disso, curvas de carga de tensão e corrente do painel solar foram levantadas e estudadas para garantir a efetividade da ligação direta com o eletrolisador, bem como ensaios de EIE (Espectroscopia de Impedância Eletroquímica) foram realizados para análise da corrosão do eletrodo anódico e determinação da resistência ôhmica do sistema eletrolisador. Foram realizadas medidas e obtidas a eficiência energética com quatro montagens de sistemas eletrolisadores: 4 células com suprimento de energia por uma fonte externa DC, resultando em uma eficiência de 48,21%; 4 células e painel solar, 44,85%; 1 célula e fonte externa, 23,52 %; 1 célula e painel solar, 23,10%. Também foram calculadas eficiências energéticas da produção do hidrogênio em função do aumento de energia fornecida à eletrólise. Todas as aquisições dos parâmetros da eletrólise foram realizadas com um sistema automático projetado e construído especificamente para este trabalho, de forma que os dados foram obtidos a cada segundo, fornecendo valores em tempo real. Os resultados obtidos, tanto sobre os parâmetros importantes para que uma eletrólise para produção de hidrogênio possa se tornar eficiente energeticamente, como sobre as soluções para o desenvolvimento de um sistema com painel fotovoltaico que alimente diretamente o eletrolisador, serão de vital importância para continuação da pesquisa que envolva a utilização otimizada do hidrogênio em locais onde a energia elétrica proveniente de concessionárias seja escassa ou até mesmo inexistente.pt_BR
dc.description.notasgeraisDissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear)pt_BR
dc.description.notasteseIPEN/Dpt_BR
dc.description.teseinstituicaoInstituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SPpt_BR
dc.format.extent225pt_BR
dc.identifier.citationGARCIA NETO, JOSE dos S. <b>Análise da viabilidade de um sistema de produção de energia limpa a partir da fonte primária solar convertida em energia química</b>: o hidrogênio. Orientador: Adonis Marcelo Saliba Silva. 2019. 225 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: <a href="https://dx.doi.org/10.11606/D.85.2019.tde-03072019-141816">10.11606/D.85.2019.tde-03072019-141816</a>. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30498.
dc.identifier.doi10.11606/D.85.2019.tde-03072019-141816pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.ipen.br/handle/123456789/30498
dc.localSão Paulopt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectsolar cells
dc.subjectphotovoltaic conversion
dc.subjectsodium hydroxides
dc.subjectmembrane pores
dc.subjectelectrolytes
dc.subjectalkaline hydrolysis
dc.subjectpotassium hydroxides
dc.subjecthydrogen fuel cells
dc.subjecthydrogen generators
dc.subjectgases
dc.subjectzirconium alloys
dc.subjectelectrolysis
dc.subjectenergy efficiency
dc.subjectenergy source development
dc.titleAnálise da viabilidade de um sistema de produção de energia limpa a partir da fonte primária solar convertida em energia químicapt_BR
dc.title.alternativeAnalysis of the viability of a clean energy production system from the solar primary source converted into chemical energy: hydrogenpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dspace.entity.typePublication
ipen.autorJOSE DOS SANTOS GARCIA NETO
ipen.codigoautor13982
ipen.contributor.ipenauthorJOSE DOS SANTOS GARCIA NETO
ipen.date.recebimento19-12
ipen.identifier.ipendoc26489pt_BR
ipen.meioeletronicohttps://teses.usp.br/teses/disponiveis/85/85134/tde-03072019-141816/pt-br.phppt_BR
ipen.subtituloo hidrogêniopt_BR
ipen.type.genreDissertação
relation.isAuthorOfPublicationb7f71315-50fb-4eba-ae93-d341dbc9f86c
relation.isAuthorOfPublication.latestForDiscoveryb7f71315-50fb-4eba-ae93-d341dbc9f86c
sigepi.autor.atividadeGARCIA NETO, JOSE dos S.:13982:410:Spt_BR
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