Análise da influência da razão água/etanol, temperatura e do catalisador na produção de hidrogênio via reforma a vapor

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dc.contributor.advisorSade, Wagner
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6920797663844597
dc.contributor.authorOliveira, Josiel Coelho Gomes de
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4855107826769248
dc.contributor.refereeSade, Wagner
dc.contributor.refereeBrito, Cristiano Henrique Gonçalves de
dc.contributor.refereeSilva, Sidney Nicodemos da
dc.date.accessioned2026-09-22T20:44:11Z
dc.date.available2026-09-22T20:44:11Z
dc.date.issued2026-07-16
dc.description.abstractEste estudo teve como objetivo investigar a produção de hidrogênio por meio da reforma a vapor do etanol (RVE), uma rota estratégica devido ao caráter renovável e e à disponibilidade desta matéria-prima no cenário brasileiro. Foram avaliados os efeitos de três variáveis críticas: temperatura de operação, razão molar água/etanol e tipo de catalisador, visando compreender suas influências na conversão do etanol e na seletividade dos produtos. Utilizou-se um planejamento fatorial completo 2𝑛, ferramenta estatística que permitiu a avaliação sistemática dos efeitos principais e das interações entre as variáveis operacionais. Foram realizados ensaios in silico por meio desse planejamento fatorial, utilizando simulações computacionais para verificar e validar os novos modelos desenvolvidos. A análise inicial fundamentou-se no levantamento de dados secundários e parâmetros científicos extraídos de artigos publicados por autores na literatura especializada, o que possibilitou a consolidação de uma base de dados para a modelagem técnica e termodinâmica do processo. As temperaturas foram estudadas em duas faixas: condições baixas (723 a 773 K) e condições de temperaturas elevadas (800 a 950 K). Os resultados indicaram que, nas condições de baixa temperatura, a razão molar água/etanol foi a variável de maior influência sobre o rendimento de hidrogênio, respondendo por aproximadamente 78% a 80% dos efeitos observados. Em altas temperaturas, a temperatura apresentou o maior efeito, seguida pela razão água/etanol, enquanto o efeito isolado do tipo de catalisador apresentou menor contribuição. Os resultados demonstraram ainda que, em temperaturas elevadas, o desempenho do processo depende de forma mais acentuada da interação entre as variáveis operacionais. Conclui-se que a aplicação do planejamento fatorial permitiu identificar a influência relativa e combinada dos principais parâmetros do processo e apontar condições mais favoráveis à produção de hidrogênio por reforma a vapor do etanol. Como continuidade, recomenda-se o refinamento das condições operacionais e a obtenção de dados experimentais próprios para validar as tendências observadas na literatura, reduzir incertezas térmicas e aumentar a confiabilidade das análises realizadas sobre o desempenho do sistema catalítico.
dc.description.abstractotherThis study aimed to investigate hydrogen production through ethanol steam reforming (ESR), a strategic route due to the renewable nature and availability of this feedstock in the Brazilian context. The effects of three critical variables were evaluated: operating temperature, water to-ethanol molar ratio, and catalyst type, with the aim of understanding their influence on ethanol conversion and product selectivity. A 2n full factorial design was employed as a statistical tool to systematically evaluate the main effects and interactions among the operating variables. In silico tests were conducted using this factorial design, with computational simulations applied to verify and validate the newly developed models. The initial analysis was based on secondary data and scientific parameters extracted from articles published in the specialized literature, enabling the consolidation of a database for the technical and thermodynamic modeling of the process. Temperatures were investigated within two ranges: low-temperature conditions (723–773 K) and high-temperature conditions (800–950 K). The results indicated that, under low-temperature conditions, the water-to-ethanol molar ratio was the variable with the greatest influence on hydrogen yield, accounting for approximately 78% to 80% of the observed effects. At high temperatures, temperature exhibited the greatest effect, followed by the water-to-ethanol ratio, whereas the isolated effect of catalyst type showed a comparatively lower contribution. The results further demonstrated that, at elevated temperatures, process performance becomes more strongly dependent on the interactions among the operating variables. It was concluded that the application of factorial design enabled the identification of the relative and combined influence of the main process parameters and the determination of conditions more favorable to hydrogen production through ethanol steam reforming. As a continuation of this study, further refinement of the operating conditions and the acquisition of original experimental data are recommended to validate the trends reported in the literature, reduce thermal uncertainties, and improve the reliability of the analyses concerning the performance of the catalytic system.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/3017
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.subjectEtanol como combustível
dc.subjectHidrogênio
dc.subjectCarbono
dc.subjectPlanejamento experimental
dc.subjectCatálise heterogênea
dc.titleAnálise da influência da razão água/etanol, temperatura e do catalisador na produção de hidrogênio via reforma a vapor
dc.typeDissertação

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