Diseño, construcción, caracterización y operación de un compresor de hidrógeno basado en materiales formadores de hidruro.
Entre los desafíos a vencer para instalar la tecnología del hidrógeno en nuestra sociedad está el diseño de procesos y dispositivos para el manejo del gas en transporte, compresión y almacenamiento sin incorporación impurezas. En particular es necesario el desarrollo de equipos capaces de comprim...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2015
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/505/1/1Villa.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | Entre los desafíos a vencer para instalar la tecnología del hidrógeno en nuestra
sociedad está el diseño de procesos y dispositivos para el manejo del gas en transporte,
compresión y almacenamiento sin incorporación impurezas. En particular es necesario el
desarrollo de equipos capaces de comprimir hidrógeno desde su producción a baja
presión hasta presiones medias y altas de manera limpia para su uso en aplicaciones
sensibles a la pureza del gas. Una alternativa poco explorada aún es el uso de materiales
formadores de hidruro (MFH), utilizando la dependencia que tiene la presión de
formación/descomposición de hidruro con la temperatura.
En este trabajo se presenta el diseño, construcción, puesta en marcha,
caracterización y operación de un compresor basado en MFH (laNi_5) para el
almacenamiento a 60 bar del hidrógeno de ultra alta pureza (UAP) producido por un
electrolizador a 6 bar, en cilindros comerciales de 50 lts.
La operación de compresión y almacenamiento consiste en la formación de hidruro
a temperatura ambiente por conexión del MFH en el compresor con el electrolizador,
cierre de esa conexión, aumento de temperatura para descargar el gas en el recipiente de
almacenamiento, cierre de esa conexión, y enfriamiento del MFH para iniciar una nueva
etapa. En cada ciclo se produce un aumento en la presión del recipiente de
almacenamiento.
Se utilizaron 541 g de LaNi_5 en el interior del compresor, diseñado para tal fin
considerando las propiedades del MFH y de la operación como el proceso de decrepitación
de la aleación, la generación de tensiones y la necesidad de velocidad en la transferencia
térmica para la carga y descarga. Se programó un simulador del proceso para analizar el
impacto de las propiedades del equipo y así seleccionar adecuadamente los parámetros
del diseño final.
Se presentan detalles del diseño, construcción, puesta en marcha y
comportamiento del equipo durante la operación. Se analizó el proceso de carga del MFH y
se realizaron etapas individuales de llenado del recipiente con hidrógeno a las presiones
de 6,20 y 60 bar para observar la influencia de la presión del recipiente en el tiempo
requerido para completarlas, y así diseñar estrategias de control adecuadas. Con los
parámetros adoptados, se completa una carga completa de un cilindro con 40 ciclos de
carga-descarga. El tiempo de carga del hidruro es de 9,7 horas. El tiempo de calefaccióndescarga
es de entre 1 y 2,3 horas a 6 y 60 bar respectivamente. El enfriamiento demanda
entre 0,5 y 1,3 horas a 6 y 60 bar respectivamente.
El equipo es compacto, presenta una relación de compresión de aproximadamente
30 para el rango de temperaturas empleadas, requiere muy bajo mantenimiento y el
control durante su funcionamiento es simple. Se ha demostrado la utilidad del uso de la
dependencia de la presión de equilibrio con la temperatura para la compresión de
hidrógeno y, en este caso particular, para la provisión de hidrógeno de UAP a media
presión para uso en laboratorio. |
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