Previsão da evolução de temperaturas durante a etapa de absorção em reservatórios de armazenamento de hidrogênio na forma de hidretos metálicos de magnésio
Alexandre Tácito Malavolta1; Lucas Guimarães Leal Lealdini1; Daniel Rodrigo Leiva1
1 Universidade Federal de São Carlos - UFSCar
doi:10.20906/CPS/CON-2016-0216
Resumo
Nos últimos anos, equipamentos para a geração e a estocagem de hidrogênio tem sido amplamente pesquisados e desenvolvidos em virtude do aumento da demanda mundial por fontes energéticas renováveis e não poluentes. Dentre as formas de estocagem do gás para posterior geração de energia destaca-se os tanques de armazenamento de hidrogênio na forma de hidretos metálicos sólidos. Esta forma de armazenagem é realizada no interior de reservatórios que operam com altos níveis de pressão e temperatura e utiliza metais como o magnésio e suas ligas para reagir com o gás hidrogênio e formar hidretos sólidos. Neste processo, durante a etapa de absorção do gás H2 pelo metal ocorre uma reação exotérmica que tende a aumentar a temperatura do meio. Por outro lado, durante a etapa de dessorção do gás ocorre uma reação endotérmica na qual o meio é resfriado. A remoção do calor gerado pela reação exotérmica durante a etapa de absorção do gás H2 pelo metal e a manutenção da temperatura durante a etapa de dessorção representa um dos grandes desafios ao projeto dos reservatórios de hidretos metálicos. Para garantir uma boa eficiência energética, o projeto do reservatório deve prever dispositivos que garantam que a faixa de operação de temperatura e de pressão do hidreto durante o processo de absorção/dessorção permaneça dentro de limites pré-estabelecidos, pois representam parâmetros fundamentais para garantir uma eficiência energética adequada uma vez que estão diretamente relacionados com o volume de gás H2 que será absorvido/liberado e do tempo necessário para efetuar tal reação. Neste contexto, o presente trabalho apresenta resultados de modelos térmicos computacionais empregando o método dos elementos finitos, considerando diferentes condições de resfriamento do tanque para previsão dos campos de temperatura do material durante a etapa de absorção de hidrogênio pelo metal. Os resultados obtidos pelos modelos térmicos são discutidos e comparados com dados de trabalhos de outros pesquisadores.
Palavras-chave: Hidrogênio; Energia; Método dos elementos finitos