AbstractsChemistry

Syngas production by water electrolysis: preliminary tests on methane production

by Siria Rossi




Institution: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Department:
Year: 2016
Keywords: Alkaline water electrolysis; Synthesis gas; Graphite electrodes; Methane; Eletrólise alcalina da água; Gás de síntese; Eletrodos de grafite; Metano
Posted: 02/05/2017
Record ID: 2110970
Full text PDF: http://www.rcaap.pt/detail.jsp?id=oai:repositorio.ipl.pt:10400.21/6021


Abstract

Desde a Segunda Revolução Industrial, a procura mundial de energia tem vindosempre a aumentar, levando a humanidade a concentrar-se gradualmente na sustentabilidade das suas atividades. Esta tendência é comprovada pelo aumento doconsumo das fontes de energia primária registado nas últimas décadas, combinado a um aumento interessante no consumo de energias renováveis. Numa primeira fase, o presente trabalho consiste na otimização da produção de gás de síntese (syngas) numa única etapa, num processo inovador e patenteado de eletrólise alcalina da água, num eletrolisador de 1 kW, utilizando eletrodos de grafite e sem separação de gases (contendo CO, CO2, H2e pequenas quantidades de O2). Graças aoestado da arte alcançado antes da realização deste trabalho, utilizou-se como electrólito hidróxido de sódio (NaOH), com uma concentração de 0,4 M. A evolução do caudal degás de síntese e a sua composição foram estudados e optimizados, variando os parâmetros operacionais, nomeadamente a temperatura, pressão e intensidade de corrente. Os testes foram realizados com dois diferentes “stacks”, denominados “stack 1” e “stack 2”. Posteriormente, o gás de síntese com a melhor composição obtida foi enviado para umreator catalítico (cheio com um catalisador de Ni/CaO-Al2O3) para o segundo objetivodeste trabalho: realização de testes preliminares de produção de metano, a 1 bar e a diferentes temperaturas. Os melhores resultados foram obtidos, no “stack 1”, a 90 ° C, 35 V, e 3 bar. Nestascondições, obteve-se um teor em CO2 e O2de 24,4 % e 4,9 %, respetivamente, e umcaudal e intensidade de corrente iguais a 103,5 L/h e 17,1 A. Os resultados mais favoráveis foram obtidos, no “stack 2”, a 75 ° C, 10 A, e 1 bar. Nestas condições, obteve-se um teor em CO2 e O2de 21 % e 10.6 %, respetivamente, e um caudal igual a 27.6 L/h. No que respeita ao reactor catalítico, os melhores resultados foram obtidos a 125 °C. Nesta condição, obteve-se um teor em CH4de 25.51 %, uma conversão em CO2de 44.2 % e uma selectividade em CH4de 96.5 %. Since the Second Industrial Revolution, the world energy demand has been always increasing, leading humanity to gradually focus on the sustainability of its activities. This trend is proved by the increased primary energy sources consumption registered in the last decades, combined with an interesting increase in the renewable energy consumption. This work consists, as a first step, in the synthesis gas (syngas) production and optimization through a one step innovative 1 kW prototype of alkaline water electrolysis (patented), using graphite electrodes and without separation of gases (containing CO, CO2, H2and small amounts of O2). Thanks to the state-of-the-art achieved before this work, the electrolyte used is sodium hydroxide (NaOH), with a composition… Advisors/Committee Members: Bordado, João Carlos Moura, Gomes, João Fernando Pereira.