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TRABALHOS DE FIM DE CURSO @PUC-Rio
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Título: ANÁLISE TERMODINÂMICA DA GERAÇÃO DE H2 ON-BOARD A PARTIR DE ETANOL PARA USO EM VEÍCULOS COM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
Autor(es): WILLIAM ABRANTES PIMENTA
Colaborador(es): FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE - Orientador
Catalogação: 15/JUL/2026 Língua(s): PORTUGUÊS - BRASIL
Tipo: TEXTO Subtipo: TRABALHO DE FIM DE CURSO
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Referência(s): [pt] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/TFCs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=76871@1
[en] https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/projetosEspeciais/TFCs/consultas/conteudo.php?strSecao=resultado&nrSeq=76871@2
DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.76871
Resumo:
Este trabalho apresenta uma análise termodinâmica da geração de hidrogênio onboard a partir da reforma a vapor do etanol, visando ao uso em veículos com motores de combustão interna. O estudo considera o etanol como portador líquido de hidrogênio, com vantagens associadas à disponibilidade, ao armazenamento em condições ambiente e à infraestrutura brasileira de distribuição de biocombustíveis. A modelagem foi desenvolvida no MATLAB com base na minimização da energia livre de Gibbs, permitindo estimar a composição do gás reformado no equilíbrio para diferentes temperaturas e razões vapor/etanol. Também foram avaliados o rendimento relativo de H2, a formação de subprodutos, o balanço térmico do reformador e a energia elétrica equivalente associada ao H2 produzido. No caso base, definido por T = 900 K e S/E = 6,0, a rotina estimou 4,913 mol de H2 por mol de etanol alimentado, correspondendo a um rendimento relativo de 81,88 porcento. A condição de maior produção no domínio simulado ocorreu em torno de 900 K e S/E = 10, embora com maior demanda térmica de pré-aquecimento. A partir da composição do reformado e dos balanços energéticos calculados, foi estimada a energia útil convertida por dispositivo final: a PEMFC apresentou eficiência elétrica equivalente de ~28,2 porcento, o motor de combustão interna converteu aproximadamente 42,3 porcento do conteúdo energético útil em trabalho mecânico, e a SOFC alcançou a maior eficiência, cerca de 72,6 porcento. Conclui-se que a reforma a vapor de etanol integrada à recuperação de calor dos gases de escapamento é uma alternativa promissora para aumentar a eficiência global de veículos com motores de combustão interna e reduzir a dependência de hidrogênio comprimido armazenado a bordo, sendo a escolha final da tecnologia de conversão (PEMFC, SOFC ou motor) determinante para a condição operacional ótima do reformador.
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