Modelado de Reactores. Proceso de Reformado de Etanol y Pilas de Combustible

JAVIER A. FRANCESCONI; MIGUEL C. MUSSATI; EDUARDO MIRÓ; ROBERTO O. MATO; PIO A. AGUIRRE

Bariloche (Argentina)

Congreso; HYFUSEN 2005: 1º Congreso Nacional “Hidrógeno y fuentes sustentables de energía”; 2005

Instituto de Desarrollo de Energía Sustentable (IDES) y la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)

Debido a su eficiencia relativa superior, las celdas de combustible constituyen  alternativas de reemplazo a los motores de combustión interna. Las condiciones de funcionamiento, tanto para  propulsores de vehículos como en plantas de pequeña escala de producción, requieren equipamiento liviano, volúmenes reducidos y operación eficiente en diversas condiciones. Los reactores de reformado, water-gas-shift (WGS) y de oxidación preferencial de monóxido de carbono (PROX) constituyen el núcleo del procesador y representan una fracción importante del volumen y peso del sistema. El modelado y optimización de los reactores permite obtener diseños que reduzcan el volumen de los mismos. El modelado conjunto de la cámara de combustión con el reactor permitió optimizar las variables de diseño de manera de minimizar el volumen total del equipo. El modelo computa las exigencias requeridas para  los materiales presentes, como temperatura máximas permitidas de aceros, materiales refractarios y aislantes. Los reactores WGS constituyen los elementos de mayor volumen del sistema, motivando consecuentemente su optimización. El modelo, que contempla tanto la fase sólida (catalizador) como la fase fluida, permite determinar: longitud y diámetro óptimos del reactor, y diámetro óptimo de las partículas de catalizador. El reactor PROX, donde se oxida catalíticamente el CO a CO2, opera a temperaturas de 200°C o inferiores. El modelo implementado permitió determinar que, por cuestiones de estabilidad, es conveniente operar en modo adiabático. Según los niveles de CO en la alimentación al mismo, se debe disponer de unidades en serie.