Thesis SIMULACIÓN COMPUTACIONAL DEL PROCESO DE REDUCCIÓN Y OXIDACIÓN DE WATER SPLITTING PARA LA OBTENCIÓN DE HIDRÓGENO A PARTIR DE ÓXIDOS DE ZINC COMO CATALIZADOR
Date
2021-08
Authors
ROMEU GÓMEZ, PABLO
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Abstract
En el marco del proyecto FONDAP SERC-Chile donde se propone el diseño de un reactor de water splitting para la generación de hidrógeno verde, surge el presente trabajo a modo de desarrollar un modelo unidimensional computacional para la simulación del proceso de water splitting termoquímico con óxidos de zinc. Este trabajo sigue la línea del desarrollo, construcción y puesta en marcha de un reactor para la separación de la molécula de agua, de manera de generar un respaldo teórico para el funcionamiento de este reactor.
Para el desarrollo del programa computacional se considera como situación física a desarrollar la utilización de un reactor de medio poroso que mediante radiación solar concentrada recibe energía permitiendo así llevar a cabo las reacciones químicas de reducción y oxidación. El reactor a utilizar considera un medio poroso a base de óxidos de zinc (ZnO), en donde para la reducción se trabaja con óxidos de zinc y sus características físicas, y para la oxidación se trabaja con zinc (Zn) junto con vapor de agua para la generación del hidrógeno verde.
El modelo unidimensional contempla la utilización de distintas cinéticas de reacción para la reducción del ZnO, obtenidas en distintas investigaciones experimentales. En tanto para la oxidación se utilizó el modelo de núcleo sin reaccionar junto con distintas cinéticas de reacción que describen este proceso para calcular la variación de masa del Zn que permite calcular la cantidad de hidrógeno obtenido.
Luego de obtener este modelo que permite describir el proceso de reducción y oxidación del par ZnO-Zn, se compararon los resultados con otras investigaciones para lograr un mejor conocimiento de las diferencias que se generan con el modelo de medio poroso propuesto.
Finalmente se utilizó un modelo de redox para analizar la variación de ciertos parámetros claves para la operación del reactor de medio poroso. De esta forma se identificó que la temperatura es el parámetro más relevante para la reducción, en cambio para la oxidación el diámetro de las partículas utilizadas definirá de gran medida la producción de hidrógeno verde.
Description
Keywords
WATER-SPLITTING , HIDRÓGENO VERDE , CICLOS TERMOQUÍMICOS , ÓXIDO DE ZINC , MEDIOS POROSOS , MODELACIÓN COMPUTACIONAL