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Sistema de produção e armazenamento de hidrogénio integrado baseado em hidretos metálicos para aplicações estacionárias
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Abstract(s)
RESUMO: Um protótipo laboratorial constituído por um sistema eletroquímico compacto de produção e armazenamento, baseado em hidretos metálicos e de elevada reversibilidade no processo carga/descarga é demonstrado. O reator, fabricado em aço inoxidável 316L com capacidade até 15 bar de pressão interna, é constituído por elétrodos de trabalho de LaNi5 modificado (após substituição do Ni com pequenas quantidades de Al e Co para melhoria das propriedades termodinâmicas da liga, com composição química LaNi4.3Co0.4Al0.3,) e contra-elétrodos de espuma de Ni, utilizando como eletrólito uma solução 35 wt% de KOH, podendo trabalhar em configuração uni ou multicelular. A liga apresenta excelente reversibilidade e estabilidade na ciclagem sendo carregada/descarregada a temperatura e pressão ambientes, utilizando energia da rede ou energia proveniente de painel fotovoltaico. Foram estabelecidos critérios para a quantificação do estado de plena carga e descarga total. A modularidade e a linearidade do sistema permitem o aumento da sua capacidade pela adição de elétrodos, a serem ligados em paralelo, como indicado pelos resultados preliminares em configuração multicelular com alimentação proveniente de energia solar. O gerador inclui ainda um sistema eletrónico específico de monitorização e controlo, tanto em termos de hardware como do respetivo software de desenvolvimento in-house com vista a otimizar o desempenho e a eficiência energética global do sistema durante as fases de carga e descarga de hidrogénio. O sistema de monitorização e controlo incorpora capacidade local de aquisição e processamento de dados dos diversos sensores e atuadores incorporados no sistema, que podem ser facilmente expandidos devido à sua modularidade.
ABSTRACT: A laboratory prototype constituted by a compact electrochemical system for the production and storage of hydrogen, based on metallic hydrides, with high reversibility in the charge/discharge process is demonstrated. The reactor in 316 L stainless steel with a capacity up to 15 bar of internal pressure is constituted by working electrodes of alloy LaNi4.3Co0.4Al0.3 and counter-electrodes of Ni foam in an electrolyte solution of 35% KOH. The substitution of Ni for small amounts of Al and Co, brought improvements in the thermodynamic properties of the alloy. O reactor uses unicellular or multicellular configurations. The alloys show excellent reversibility and stability under cycling at room temperature and pressure demonstrated either when powered by the grid or by off-grid renewable energy. Criteria for the quantification of the state of full charge and full discharge were established. Modularity and linearity of the system allowed the increase of the capacity of the system by the increase of the number of working electrodes, connected in parallel, as indicated by preliminary results. The generator includes an electronic specific system for monitoring and control being developed in-house.
ABSTRACT: A laboratory prototype constituted by a compact electrochemical system for the production and storage of hydrogen, based on metallic hydrides, with high reversibility in the charge/discharge process is demonstrated. The reactor in 316 L stainless steel with a capacity up to 15 bar of internal pressure is constituted by working electrodes of alloy LaNi4.3Co0.4Al0.3 and counter-electrodes of Ni foam in an electrolyte solution of 35% KOH. The substitution of Ni for small amounts of Al and Co, brought improvements in the thermodynamic properties of the alloy. O reactor uses unicellular or multicellular configurations. The alloys show excellent reversibility and stability under cycling at room temperature and pressure demonstrated either when powered by the grid or by off-grid renewable energy. Criteria for the quantification of the state of full charge and full discharge were established. Modularity and linearity of the system allowed the increase of the capacity of the system by the increase of the number of working electrodes, connected in parallel, as indicated by preliminary results. The generator includes an electronic specific system for monitoring and control being developed in-house.
Description
CIES2020 - XVII Congresso Ibérico e XIII Congresso Ibero-americano de Energia Solar
Keywords
Hydrogen Hydrogen production Hydrogen storage Metal hydrides Renewable energies
Citation
Rangel, C.M... [et.al.] - Sistema de produção e armazenamento de hidrogénio integrado baseado em hidretos metálicos para aplicações estacionárias. In: CIES2020: As Energias Renováveis na Transição Energética: Livro de Comunicações do XVII Congresso Ibérico e XIII Congresso Ibero-americano de Energia Solar. Helder Gonçalves, Manuel Romero (Ed.). Lisboa, Portugal: LNEG, 3-5 Novembro, 2020, p. 1293-1302
Publisher
LNEG - Laboratório Nacional de Energia e Geologia