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Tipo do documento: Dissertação
Título: AVALIAÇÃO DO USO DE ELETRODO DE AÇO 254 E FILME TIO2 NA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO EM SOLUÇÕES DE ÁCIDO FÓRMICO E ÁGUAS RESIDUAIS
Autor: Hagemann, Eduarda Carolina Scherer 
Primeiro orientador: Gallina, André Lazarin
Resumo: O hidrogênio é um combustível limpo, que vem sendo apontado como uma alternativa energética pelos países que estão buscando a redução das emissões de dióxido de carbono. Apesar de ser o elemento mais abundante da Terra, o hidrogênio não é encontrado de forma isolada na natureza, devendo ser produzido a partir de uma matéria-prima que o contenha. Uma das principais matérias-primas empregadas na produção de hidrogênio no mundo são os combustíveis fósseis, com destaque para o carvão e o gás natural, em alguns países como Estados Unidos a reforma catalítica de metano também é muito utilizada. Apesar da produção de hidrogênio a partir do gás natural ser a rota mais utilizada, a eletrólise da água é a mais vantajosa ambientalmente, sendo responsável por produzir o que é denominado hidrogênio verde, em que não há emissão de CO2 no processo de produção. Visando a ampliação da produção de hidrogênio por eletrólise da água, uma possibilidade seria a utilização de águas residuais ou soluções aquosas de resíduos. Dessa forma, nesse trabalho foi realizada a produção de hidrogênio via eletrólise utilizando água residual de xisto, solução aquosa de glicerol e solução aquosa de ácido fórmico, catalisada por micropartículas de TiO2. Foi realizado um planejamento experimental simplex-centróid e otimização por desejabilidade para determinar as condições ótimas de produção de hidrogênio com essas soluções eletrolíticas, usando catalisador e sem catalisador. Como resultado, obteve-se que com catalisador a melhor condição para produzir hidrogênio seria utilizando uma mistura de 80% de solução aquosa de ácido fórmico 3 molL-1 e 20% de solução aquosa de glicerol como solução eletrolítica. A quantificação de hidrogênio nessa condição indicou uma produção máxima de 0,035 mol em 120 min de reação, aplicando -1,15 V de sobretensão. A otimização no estudo sem catalisador indicou que a melhor condição para produzir hidrogênio seria com 100% solução aquosa de ácido fórmico 3 molL-1 como solução eletrolítica. Nesse caso, foram produzidos 0,042 mol de hirogênio em 1h de reação. No que se refere ao custo de produção, é necessário 43,42 R$ cm2 para produzir 1 mol de hidrogênio utilizando TiO2 como catalisador. Quando não é utilizado catalisador, o custo sobre para 47,86 R$ cm2 por mol. Dessa forma, pode-se concluir que o catalisador é eficiente na redução dos custos de produção de hidrogênio via eletrólsie atribuídos ao gasto energético.
Abstract: Hydrogen is a clean fuel, which has been touted as an energy alternative for countries seeking to reduce carbon dioxide emissions. Despite being the most abundant element on Earth, protein is not found in isolation in nature and must be produced from a raw material that contains it. One of the main raw materials used in the production of hydrogen in the world is fossil fuels, especially coal and natural gas. In some countries, such as the United States, catalytic reforming of methane is also widely used. Although the production of hydrogen from natural gas is the most used route, water electrolysis is the most environmentally advantageous, being responsible for producing what is called green hydrogen, in which there are no CO2 emissions in the production process. Aiming to expand hydrogen production through water electrolysis, one possibility would be to use wastewater or aqueous waste solutions. Therefore, in this work, hydrogen production was carried out via electrolysis using shale wastewater, aqueous glycerol solution and aqueous formic acid solution, catalyzed by TiO2 microparticles. A simplex-centroid experimental design and desirability optimization was carried out to determine the optimal conditions for hydrogen production with these electrolyte solutions, using threads and without problems. As a result, it was obtained that the best condition to produce hydrogen would be using a mixture of 80% of 3 molL-1 aqueous formic acid solution and 20% of glycerol aqueous solution as electrolyte solution. Hydrogen quantification in this condition indicated a maximum production of 0.035 mol in 1h in fact, applying -1.15 V overvoltage. Optimization in the study without findings indicated that the best condition for hydrogen production would be with 100% aqueous solution of 3 molL-1 formic acid as the electrolyte solution. In this case, 0.042 mol of hydrogen were produced in 120 minuts of occurrence. Regarding the production cost, it takes 43.42 R$ cm2 to produce 1 mole of hydrogen using TiO2 as findings. When not used, the cost is 47.86 R$ cm2 per mole. Therefore, we can conclude that the planning is efficient in reducing the costs of producing hydrogen via electrolysis and in contributing to energy expenditure.
Palavras-chave: Glicerol
Xisto
Energia
Hidrogênio verde
Glycerol
Schist
Wastewater
Energy
Green hydrogen
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
ENGENHARIAS
CIENCIAS BIOLOGICAS
CIENCIAS SOCIAIS APLICADAS::ADMINISTRACAO
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual do Centro-Oeste
Sigla da instituição: UNICENTRO
Departamento: Unicentro::Departamento de Ciências Agrárias e Ambientais
Programa: Programa de Pós-Graduação em Bioenergia (Mestrado)
Citação: Hagemann, Eduarda Carolina Scherer. AVALIAÇÃO DO USO DE ELETRODO DE AÇO 254 E FILME TIO2 NA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO EM SOLUÇÕES DE ÁCIDO FÓRMICO E ÁGUAS RESIDUAIS. 2024. 76 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Bioenergia - Mestrado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/2241
Data de defesa: 22-Mar-2024
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Bioenergia

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