Simulación de la Conversión de Biogás Usando Celdas Electroquímicas de Óxido Sólido Poroso: Prototipado Virtual
Autores: Kamara, Konakpo Parfait; Merlin, Gérard; Bamba, Gaoussou; Druart, Florence; Deseure, Jonathan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación de la Conversión de Biogás Usando Celdas Electroquímicas de Óxido Sólido Poroso: Prototipado Virtual
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Ingeniería asistida por computadora
Gas de síntesis
Celda de conversión en cascada
COMSOL Multiphysics
Reformado de metano
Celda de combustible de óxido sólido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El enfoque de ingeniería asistida por computadora ha hecho posible lograr prototipos virtuales y describir el rendimiento esperado de nuevos aparatos. En este estudio, se exhibió una producción directa de gas de síntesis con biogás utilizando la configuración de la celda de conversión en cascada en la dirección de alimentación del sistema. Se resolvieron los balances de momento, calor, masa y carga utilizando el software comercial COMSOL Multiphysics(r). Estas simulaciones permitieron calcular las distribuciones de presiones parciales para todas las especies gaseosas dentro del ánodo (CH4, H2, CO, CO2, H2O, N2), así como el campo de velocidad y la temperatura. El proceso de conversión incluyó la reforma de metano (vapor y seca) asociada con la reacción de desplazamiento agua-gas. Los resultados computacionales mostraron que la configuración de tres celdas sólidas de óxido poroso basadas en un sistema de celda de combustible de óxido sólido (SOFC) confería una mayor área de superficie activa y limitaba el estrés térmico en los materiales de óxido. Además, dependiendo del proceso de producción del biogás, la composición de alimentación influye fuertemente en la tasa de conversión de CO2 y CH4. Observamos que la producción de gas de síntesis era óptima para una relación CO2/CH4 = 1.
Descripción
El enfoque de ingeniería asistida por computadora ha hecho posible lograr prototipos virtuales y describir el rendimiento esperado de nuevos aparatos. En este estudio, se exhibió una producción directa de gas de síntesis con biogás utilizando la configuración de la celda de conversión en cascada en la dirección de alimentación del sistema. Se resolvieron los balances de momento, calor, masa y carga utilizando el software comercial COMSOL Multiphysics(r). Estas simulaciones permitieron calcular las distribuciones de presiones parciales para todas las especies gaseosas dentro del ánodo (CH4, H2, CO, CO2, H2O, N2), así como el campo de velocidad y la temperatura. El proceso de conversión incluyó la reforma de metano (vapor y seca) asociada con la reacción de desplazamiento agua-gas. Los resultados computacionales mostraron que la configuración de tres celdas sólidas de óxido poroso basadas en un sistema de celda de combustible de óxido sólido (SOFC) confería una mayor área de superficie activa y limitaba el estrés térmico en los materiales de óxido. Además, dependiendo del proceso de producción del biogás, la composición de alimentación influye fuertemente en la tasa de conversión de CO2 y CH4. Observamos que la producción de gas de síntesis era óptima para una relación CO2/CH4 = 1.