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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/11592
Tipo: | Dissertação |
Título: | O impacto das placas neutras na produção de hidrogênio e oxigênio em um eletrolisador de água de compartimento único |
Autor(es): | KAROLINA FERRAZ FREITAS |
Primeiro orientador: | Caue Alves Martins |
Resumo: | A crise ambiental devido às emissões de gases de efeito estufa exige a exploração de soluções alternativas para a transição energética. Assim, novas medidas paliativas são necessárias para diminuir o impacto dos motores de combustão alimentados por combustíveis fósseis em funcionamento. Uma alternativa que ainda enfrenta ceticismo é a assistência à combustão através da adição de hidrogênio. De fato, a literatura e as empresas comerciais têm aumentado o uso e a investigação desses eletrolisadores devido ao baixo custo, mas ainda restam questões a serem abordadas, como o papel das placas neutras em eletrolisadores de compartimento único. Este estudo investiga o impacto de placas neutras na produção de hidrogênio e oxigênio em um eletrolisador de água alcalina de compartimento único equipado com eletrodos de aço inoxidável. Usando eletrólitos à base de NaHCO₃, analisamos as reações de evolução de hidrogênio e oxigênio por meio de medições em meia célula e no eletrolisador. Várias configurações com 3, 4 e 5 placas neutras foram examinadas. Nossas descobertas revelam que a redução do número de placas neutras aumenta a densidade da corrente e o fluxo de gás, indicando maior eficiência. Utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica, descobrimos que os capacitores construídos pelas placas neutras aumentam a resistência geral, que pode ser usada para controlar a temperatura. Também encontramos o impacto da condutividade do eletrólito no desempenho de eletrolisadores equipados com diferentes placas neutras. Portanto, a mudança do eletrólito pode ajustar a condutividade, sendo uma estratégia melhor para controlar a densidade da corrente de saída e a temperatura de acordo. Seguimos parâmetros eletroquímicos, fluxo de gases e a composição dos gases de saída em eletrólise de longo tempo, mostrando que é possível usar eletrolisadores de compartimento único de baixo custo para produzir hidrogênio e oxigênio de forma estável em uma composição virtualmente estável, o que pode ser uma alternativa promissora para a transição energética, no que diz respeito à otimização da combustão de gás liquefeito de gasolina e de outros combustíveis fósseis. |
Abstract: | The environmental crisis due to greenhouse gas emissions requires the exploration of alternative solutions for the energy transition. Thus, new palliative solutions are necessary to decrease the impact of the fossil fuel fed combustion engines currently operating. One alternative that still faces skepticism is combustion assistance by adding hydrogen. In fact, literature and commercial companies have increased the use and investigation of these electrolyzers due to the low cost, but there is still remaining question to be targeted, such as the role of neutral plates in one-compartment electrolyzers. This study investigates the impact of neutral plates on hydrogen and oxygen production in a one-compartment alkaline water electrolyzer equipped with stainless steel electrodes. Using NaHCO₃-based electrolytes, we analyzed the hydrogen and oxygen evolution reactions through half-cell and electrolyzer measurements. Various configurations with 3, 4, and 5 neutral plates were examined. Our findings reveal that reducing the number of neutral plates enhances current density and gas flow, indicating improved efficiency. Using electrochemical impedance spectroscopy, we found that the capacitors built by the neutral plates increase overall resistance, which can be used to control temperature. We also found the impact of the electrolyte conductivity on the performance of electrolyzers equipped with different neutral plates. Therefore, changing electrolyte may tune the conductivity, being a better strategy to control output current density, and temperature accordingly. We followed electrochemical parameters, flow of gases, and the composition of the output gases in long-time electrolysis, showing that it is possible to use low-cost one-compartment electrolyzers to stably produce hydrogen and oxygen in a virtually stable composition, which may be a solid alternative for the energy transition, regarding the optimization of liquid petrol gas and other fossil fuel combustion. |
Palavras-chave: | Eletrolisador alcalino Compartimento único Aço inoxidável Monitoramento da estabilidade Fluxo e composição do gás. |
País: | Brasil |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/11592 |
Data do documento: | 2025 |
Aparece nas coleções: | Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais |
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