SIMULACION COMPUTACIONAL DEL PROCESO DE PRODUCCION DE HIDROGENO Y GAS DES INTESIS A PARTIR DE UN REACTOR SOLAR

Abstract

En el contexto de emergencia climática, el Hidrogeno aparece como una alternativa interesante para el desplazamiento de los combustibles fósiles. En el presente trabajo se lleva a cabo el desarrollo de un modelo de simulación computacional que permita cuantificar las pérdidas de calor por radiación y convección desde la placa emisora de un reactor de medio poroso inerte que considera un aporte solar a contraflujo del suministro de la remezcla metano-vapor de agua utilizando el software COMSOL-Multiphysics, comenzando por el análisis de distintos tipos de reactores solares, ecuaciones termodinámicas y termoquímicas asociadas al proceso y diversos combustibles utilizados en experimentos anteriores. Luego, se contrastan 4 casos de los cuales se concluye que destacan las pérdidas de calor por radiación por sobre las de convección. Se incorpora el transporte concentrado de especies, considerando las reacciones de Water Gas Shift y Reformado de Metano para luego optar operar solo con el Reformado de Metano, obteniendo, para un ingreso de potencia de 600 [kW/m2 ], un rendimiento de hidrogeno de 86.5 %, eficiencia solar-combustible de 49.5% y una eficiencia energética de 72.3%. Siendo valores bastante positivos y encontrándose cerca del rango esperado. Se generan recomendaciones respecto a la geometría del reactor y también de los parámetros cinéticos ocupados pues estos dependen de las condiciones de operación. Vale considerar otros factores como la mitigación del impacto ambiental que se podría dar al utilizar combustibles más limpios como el hidrógeno y sus potenciales beneficios económicos en el contexto de auge de un mercado energético global más verde.