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Modelamiento del sistema reformado de bioetanol a hidrógeno - pila de combustible para la generación de energía eléctrica

Resumen

En el trabajo de investigación que se describe a continuación se elaboró un nuevo modelo cinético para el proceso de reformado de bioetanol con vapor donde se incluyen dos de sus principales intermedios estables de reacción: acetaldehído y acetona para, con base en este modelo, evaluar la importancia relativa de dichos componentes en el diseño integrado de un sistema que usa pilas de combustible de óxido sólido en la generación de energía eléctrica. Este objetivo se llevó a cabo mediante una selección inicial de un catalizador activo, estable y selectivo a hidrógeno con fase activa basada en un metal no noble, cuyo desempeño se evaluó experimentalmente a diferentes condiciones de temperatura, relación de alimento agua: etanol y tiempo espacial y, sobre el que se configuró del mecanismo de reacción considerando: las propiedades exhibidas tanto por la fase activa como por el soporte del catalizador, la intervención explícita de especies agua y/o sus derivados y la presencia de intermedios estables de reacción observados durante la experimentación. Posteriormente, se construyó un modelo cinético tipo LH-HW haciendo la respectiva presunción de la(s) etapa(s) controlante(s), calculando las constantes de equilibrio necesarias y elaborando el correspondiente ajuste de parámetros cinéticos y de adsorción. El conjunto de ecuaciones algebraicas obtenido, se validó para un banco de condiciones experimentales adicionales a las usadas durante su elaboración. Finalmente, se evaluó el desempeño del sistema, haciendo una comparación tanto bajo condiciones termodinámicas como cinéticas, en la etapa de reformado, previa definición del tipo de reactor, junto con algunas de sus dimensiones, así como la síntesis de un diagrama de flujo para el proceso, encontrándose que la presencia de intermedios estables de reacción en la etapa de reformado afecta significativamente las decisiones de diseño del proceso completo.