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Título: ANÁLISE EXERGOECONÔMICA DE UMA CÉLULA A COMBUSTÍVEL DE MEMBRANA DE TROCA DE PRÓTONS (PEM)
Autor: JOSE LUIZ BRANDAO DE ALBUQUERQUE MARANHAO
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):  FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE - ORIENTADOR
JOSE EDUARDO SANSON DE PORTELLA CARVALHO - COORIENTADOR

Nº do Conteudo: 59944
Catalogação:  13/07/2022 Idioma(s):  PORTUGUÊS - BRASIL
Tipo:  TEXTO Subtipo:  TRABALHO DE FIM DE CURSO
Natureza:  PUBLICAÇÃO ACADÊMICA
Nota:  Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=59944@1
Referência [en]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=59944@2
Referência DOI:  https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.59944

Resumo:
A crescente demanda por energia, associada à natureza finita e poluente de parte majoritária da matriz energética atual, motivam a busca por novos meios mais eficientes, renováveis, e de menor impacto ambiental. Neste contexto, o grande potencial apresentado pelas células a combustível como parte deste esforço é evidente. Este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de um simulador, programado no software MATLAB, que permita a realização da análise de indicadores exergoeconômicos relacionados à operação de uma célula a combustível baseada de membrana de troca de prótons (PEMFC) abastecidas com hidrogênio puro. A validação da modelagem implementada foi feita através da análise comparativa entres os resultados gerados pela simulação e os resultados teóricos e experimentais levantados por meio de uma revisão bibliográfica. Os efeitos das variações de temperatura e pressão associados a variações na densidade de corrente foram analisados. Foi possível concluir que temperatura e pressões mais elevadas possuem impactos positivos nas eficiências exergéticas e energéticas, na potência gerada, e no custo exergético da potência. Também foi observado que para um intervalo específico de densidade de corrente, entre 0 e cerca de 1,2 A/cm2, maiores densidades se traduzem em maiores potências produzidas. No entanto, maiores densidades de correntes sempre estão associadas a menores eficiências e custos exergéticos mais elevados. Por meio da realização de uma análise de sensibilidade, os efeitos da temperatura, pressão, densidade de corrente, estequiometrias, custo do hidrogênio, taxa de juros anual, e custo de aquisição da célula foram investigados. Pode-se observar o efeito positivo da redução da estequiometria do hidrogênio no custo exergético da potência e na eficiência energética, uma melhora até 20% e 25% quando se reduz a estequiometria em 20%, respectivamente. Ainda relacionado ao hidrogênio, a diminuição de seu custo exergético causa uma expressiva diminuição no custo exergético da potência gerada, e seu aumento também provoca o aumento no custo da potência, em ambos os casos em até 20%, para o intervalo analisado. Por fim, a análise de sensibilidade demonstrou que o apesar de serem parâmetros levados em consideração no cálculo do custo exergético da potência produzida pela célula, a taxa anual de juros e o custo de aquisição da célula possuem uma influência marginal neste resultado.

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