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

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dc.contributor.advisorKafarov, Viatcheslav Victorovich
dc.contributor.authorHernández Bello, Liliana Cristina
dc.contributor.evaluatorGonzález Suárez, Erenio
dc.contributor.evaluatorAcevedo Duarte, Leonardo
dc.contributor.evaluatorMartínez Rey, Ramiro
dc.contributor.evaluatorGauthier, Gilles Henri
dc.contributor.evaluatorBarrera Zapata, Rolando
dc.date.accessioned2022-04-01T05:16:47Z
dc.date.available2022-04-01T05:16:47Z
dc.date.created2012
dc.date.issued2012
dc.description.abstractEn 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.
dc.description.abstractenglishA new kinetic model for bioethanol steam reforming was developed. Main reaction intermediates such as acetaldehyde and acetone were included in the model, with the aim of determinate its importance on the integrated design of a process to produce electricity by solid oxide fuel cells fed with hydrogen. This target was reached beginning with the selection of an active, stable and selective catalyst based on a non-noble metal. Next, the catalyst was tested for some temperatures, water: ethanol molar ratios and spatial times. With basis in those results, a reaction mechanism was proposed taking into account: the properties of the active phase and support, the participation of water as well as its derived chemical species and the presence of stable reaction intermediates, observed experimentally. Then, a LH-HW kinetic model was made by assuming the respective controlling steps, calculating the equilibrium constants and estimating the kinetic and adsorption constants. This set of algebraic equations was validated for some additional conditions different to those used when the model was done. After that, a kind of reactor was defined and a process flow sheet was made. Finally, the performance of the system was evaluated by comparison between thermodynamic and kinetic conditions for the bioethanol steam reforming step. As a main result, it was evidenced that the presence of stable reaction intermediates on the steam reforming affects the design decisions in a significant way, through the process.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000252018
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9603
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectBioetanol
dc.subjectReformado con vapor
dc.subjectModelamiento cinético
dc.subjectCálculos DFT
dc.subjectSimulación de procesos
dc.subjectSíntesis de procesos
dc.subject.keywordBioethanol
dc.subject.keywordSteam Reforming
dc.subject.keywordKinetic Modeling
dc.subject.keywordDFT
dc.subject.keywordProcess Simulation
dc.subject.keywordProcess Synthesis
dc.titleModelamiento del sistema reformado de bioetanol a hidrógeno - pila de combustible para la generación de energía eléctrica
dc.title.englishModeling of a system bioethanol steam reforming – fuel cells for electricity production
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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