Estudo experimental do processo de oxidação do ferro com vapor de água para a produção de gás hidrogênio.

Abstract

AgradecimentosOs agradecimentos principais são direcionados ao Prof. Dr. José Roberto Simões Moreira pela orientação e ao Prof. Dr. Marcelo Breda Mourão pela ajuda e direcionamento deste trabalho. Ao técnico do SISEA Thyago Reynaldo e para os técnicos do PMT Lívio, Danilo, Rafael e Rubens pela ajuda. Aos colegas do laboratório LM 2 C 2 César, LinaMaria, Matheus e o estagiário Gustavo pela ajuda. Aos meus colegas e (Ex)-integrantes do laboratório SISEA Bruno, Eli, Erick, Beethoven, Adrienne, Bernardo e pelo apoio e dedicação. A todos amigos e colegas pelo apoio. Finalmente, agradeço à minha família, pelo apoio e a minha namorada Pamela Jordana pelo companheirismo e paciência. À CAPES pela concessão da bolsa de mestrado para a realização desta pesquisa. ResumoNeste trabalho, foi estudado a oxidação do ferro com vapor d'água em forno elétrico, para a produção de gás hidrogênio. Partindo-se da revisão bibliográfica, escolheu-se o ferro devido suas propriedades e por apresentar um bom rendimento, além disso o ferro é um material barato e abundante. Na estudo experimental foi três experimentos diferentes. No primeiro, o ferro foi oxidado em forno elétrico em temperaturas de 600 a 1000• C, variando a cada 100• C, e tempo fixado em 3 horas. Na segunda série de experimento, foi fixado a temperatura em 800• C e variou a duração do processo de oxidação de 1 a 4 horas, com variação de 1 hora. E na terceira série de experimentos foi realizado a análise termogravimétrica para avaliação da cinética química do processo de oxidação. Os resultados dos experimentos indicaram a produção de gás hidrogênio em quantidades maiores em temperatura de 1000• C. Além disso foi possível observar que a taxa de oxidação do ferro é maior durante a primeira hora de ensaio. A estimativa de hidrogênio produzido é de 0,9549 g/min − m 2 em oxidação a 1000• C. Já nos resultados da termogravimetria foi obtido a energia de ativação de 147 kJ/mol. Palavras-chaves:Hidrogênio, Oxidação de ferro, Ciclos termoquímicos, Combustível solar. AbstractIn this work was studied the oxidation of iron by steam in the electric furnace to produce hydrogen. The first step was the literature review and iron oxide was chose to be oxidized, due to its characteristics and good yield. Furthermore, the iron is a cheap and abundant in the earth. In the experimental studies was conducted three different experiments. The First one, the iron was oxidized in the electric furnace in the temperature range of 600 -1000• C with a variation of 100 • C and the oxidation time was fixed in 3 hours. The second experiment was conducted with fixed temperature of 800• C and varied the oxidation time, the range of time was from 1 to 4 hours with a variation of 1 hour. The third experiment was the thermogravimetric analysis to study the chemical kinetics, with three different temperature, 600, 800 and 1000• C. The result of studies showed that a high temperature the hydrogen production increased and decreased with low temperature. Furthermore, the high oxidation rate was observed in the first h...