Seleccion de fluidos de trabajo para un ciclo orgánico Rankine acoplado a una celda PEMFC

PÉREZ CORREA, I; FRANCESCONI, J.; AGUIRRE, P.; OLIVA, D.

Santa Fe

Congreso; X Congreso Argentino de Ingeniería Química; 2019

Asociación Argentina de Ingeniería Química

Las celdas de membrana de electrolito polimérico (PEMFC) consumen hidrógeno para producir electricidad, con el objetivo de aumentar su eficiencia en la producción de energía se propone acoplar un ciclo Rankine orgánico que aproveche el calor liberado de la reacción. El trabajo consiste en la selección de un fluido de proceso mediante la optimización del diseño molecular en simultáneo con las condiciones de operación del ciclo, maximizando la eficiencia energética del sistema. Se plantea un problema de optimización no lineal mixto-entero (MINLP) y se resuelve en el entorno de modelado orientado a ecuaciones GAMS®. Como resultado se halló un compuesto óptimo teórico con una eficiencia de 11,03 % que no ha sido hallado en base de datos de compuestos. Posteriormente disminuyendo la cota de máxima eficiencia en forma secuencial se hallaron 139 compuesto que si aparecen en referencias bibliográficas. Por otra parte, fue realizado otro estudio imponiendo restricciones en la presión de operación (1 a 10 bar) de la que surgieron 283 compuestos reales. Los resultados fueron contrastados utilizando el simulador de procesos UNISIM Design®. En la base de datos del simulador se encontraron 5 de las sustancias de la primera propuesta y 4 con la restricción en la presión. De las sustancias existentes analizadas la de mayor eficiencia térmica fue el Vinil-metil-éter (CAS: 107-25-5) con un valor de 7,4%. Esta metodología permite realizar un análisis preliminar que brinda posibles fluidos para el ciclo Rankine acoplado a la celda PEMFC sobre los que habría que centrar las investigaciones experimentales.