PD&I

RCGI cria método para o monitoramento de produção de hidrogênio em eletrolisadores

Abordagem garante o controle na produção de hidrogênio puro em reatores sem membrana de separação. Aplicação também possibilita a fabricação de reatores mais estáveis e baratos.

Redação TN Petróleo/Assessoria
19/08/2024 12:48
RCGI cria método para o monitoramento de produção de hidrogênio em eletrolisadores Imagem: Divulgação Visualizações: 810 (0) (0) (0) (0)

Pesquisadores do Centro de Pesquisa e Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI) desenvolveram um novo método para o monitoramento da produção de hidrogênio em eletrolisadores. Com a nova abordagem, já patenteada, é possível verificar a obtenção de hidrogênio puro a partir de técnicas mais econômicas como o uso de reatores que fazem a eletrólise da água sem uma membrana de separação.

Eletrolisadores são reatores que produzem hidrogênio (H2) e oxigênio (O2) gasoso, a partir da água em fase líquida, por meio da aplicação de uma corrente elétrica. Quando a energia utilizada no processo é exclusivamente renovável, é possível obter o chamado hidrogênio verde.

“Para que esse reator produza hidrogênio puro é preciso garantir que, após o processo de eletrólise da água, oxigênio e hidrogênio não se misturem novamente dentro do reator. Identificamos que é possível fazer esse controle tendo como base o monitoramento do escoamento do líquido que passa entre o hidrogênio e o oxigênio através de análise de imagem”, explica Rodrigo de Lima Amaral, pesquisador colaborador do RCGI.  

Vantagens econômicas – Eletrolisadores sem membrana apresentam vantagens econômicas para a produção de hidrogênio a partir da eletrólise da água. Isso porque a eliminação de membranas ou diafragmas da arquitetura das células reduz os custos de fabricação e aumenta a sua durabilidade. A separação entre oxigênio e hidrogênio gerada é feita principalmente pelo escoamento do líquido dentro do reator que mantém as bolhas presas na parede. No entanto, nesses casos existia uma dificuldade em monitorar o grau de pureza do hidrogênio produzido.

“A dificuldade em analisar o escoamento multifásico estava na limitação de ter que monitorar cada bolha individualmente nesse processo, sendo que elas tendem a se sobrepor na imagem. Por meio de uma técnica já conhecida e chamada de optical flow, foi possível analisar imagens [pixel a pixel] do escoamento provocado por essas bolhas e com isso identificar onde há bolhas oxigênio e hidrogênio em todo reator”, diz Amaral. 

Com o novo método, criado a partir dessa técnica, os pesquisadores conseguiram identificar, por meio de imagens internas dos reatores, o deslocamento de pixel associado à presença das bolhas. "Isso permite afirmar que bolhas estão sendo geradas. Além disso, é possível identificar em que regiões do reator não há cruzamento de bolha de hidrogênio e de oxigênio", explica. 

Compensando limitações – Amaral conta que, embora o optical flow seja uma técnica amplamente utilizada, nunca tinha sido alvo na produção de hidrogênio. “O optical flow é usado para o monitoramento de qualquer movimentação que provoque o deslocamento do pixel na imagem. Portanto, pode ser usado para identificar carros em rodovias e para rastrear pessoas em câmeras de segurança. No RCGI temos utilizado em pesquisas variadas, como rastrear o escoamento em tanques de petróleo, avaliar bombas cardíacas e analisar a formação de redemoinhos em Marte”, conta. 

Mas para o caso específico dos eletrolisadores, os pesquisadores precisaram corrigir as limitações do optical flow.  “Associamos imagem e ruído em uma mesma análise. Percebemos que, ao aplicar o optical flow nesse contexto, surgiram várias fontes ruidosas que poderiam sinalizar a formação de bolhas que na verdade não existem. Diante disso, desenvolvemos novos filtros para eliminá-los, tornando o monitoramento muito mais preciso e viável", diz.  

Além de contribuir para o monitoramento da produção de hidrogênio puro em reatores sem membrana, o novo método possibilita a fabricação de reatores mais estáveis e baratos. “Trata-se de um projeto que viabilizará o desenvolvimento de novos reatores para produção de hidrogênio. É um método que pode ser utilizado para monitoramento e análise de qualquer escoamento multifásico. Por exemplo, na indústria de bebidas, para analisar a qualidade e o borbulhamento de bebidas gaseificadas”, afirma Julio Meneghini, diretor científico do RCGI e professor da Escola Politécnica da USP.

Além de Amaral, a equipe que desenvolveu a tecnologia é composta pelo doutorando Bernardo Luiz Harry Diniz Lemos, Dr. Vítor Augusto Andreghetto Bortolin, Prof. Dr. Caetano Rodrigues Miranda, Dr. Thiago Lopes, sob a coordenação de Meneghini


Saiba mais:

http://www.patentes.usp.br/tech?title=M%C3%89TODO_DE_MONITORAMENTO_DE_ESCOAMENTO_DE_BOLHAS_EM_UM_ELETROLISADOR_A_PARTIR_DE_MEDI%C3%87%C3%95ES_DE_IMAGEM_DE_SOMBRA_E_OPTICAL_FLOW

https://tecnousp-en.blogspot.com/2024/04/method-for-monitoring-bubble-flow-in.html

Sobre o RCGI – O Centro de Pesquisa e Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI) é um Centro de Pesquisa em Engenharia, criado em 2015, com financiamento da FAPESP e de empresas por meio dos recursos previstos na cláusula de P,D&I da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) dos contratos de exploração e comercialização de petróleo e gás. Atualmente estão em atividade 57 projetos de pesquisa ativos (em um histórico de 110), ancorados em oito programas: NBS (Nature Based Solution); CCU (Carbon Capture and Utilization); BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage); GHG (Greenhouse Gases), Advocacy, InnovaPower, Decarbonization e Centre 2 Centre (projetos em colaboração direta com centros de pesquisa dos Estados Unidos). O RCGI, que conta com cerca de 600 pesquisadores, mantém colaborações com diversas instituições, como Oxford, Imperial College, Princenton e o National Renewable Energy Laboratory (NREL). Saiba mais.

 

O novo método, desenvolvido pelo RCGI, permite extrair informações quantitativas dos componentes do escoamento multifásico (Veja imagem abaixo) dentro do reator por meio da análise por imagens do fluido. Isso é possível porque, durante a eletrólise da água, formam-se não apenas líquidos, mas também bolhas de gás.

Mais Lidas De Hoje
veja Também
Cursos
Repetro e geopolítica do petróleo estão entre os destaqu...
30/10/24
Rio Grande do Norte
Governo discute ampliação de investimentos com a Brava E...
30/10/24
Sustentabilidade
Ecosan destaca inovações sustentáveis no ABIMAQ Inova
29/10/24
Resultado
No 3º Trimestre de 2024 a Petrobras produziu 2,7 milhões...
29/10/24
PD&I
CEPETRO e Petrobras iniciam nova fase de projeto inovado...
28/10/24
SPE
IV Brazilian Petroleum Conference (BPC) - Comunidade téc...
28/10/24
Reconhecimento
Ultragaz é destaque na categoria Óleo & Gás do Ranking T...
28/10/24
Logística
Omni Táxi Aéreo é selecionada pela Equinor Brasil para ...
28/10/24
PE 2024-2028
Fábrica de Fertilizantes no Mato Grosso do Sul passa a i...
28/10/24
Rio de Janeiro
Pequenos negócios do mar marcam presença em espaço do Se...
28/10/24
Negócio
Eneva adquire ativos do BTG e se torna a maior geradora ...
28/10/24
Etanol
Anidro volta a cair e hidratado fecha pela 3ª semana em alta
28/10/24
Oportunidade
Infotec Brasil abre processo seletivo com mais de 80 vag...
26/10/24
Pré-Sal
Unidade que irá produzir no Campo de Búzios, o FPSO Almi...
25/10/24
Margem Equatorial
Sem margem equatorial, Brasil pode ter que importar petr...
25/10/24
Transição Energética
MME enfatiza a importância do planejamento para o futuro...
25/10/24
Royalties
Valores referentes à produção de agosto para contratos d...
25/10/24
Capacitação
Governo de Sergipe promove capacitação em petróleo e gás...
25/10/24
Bahia
Sindicombustíveis apresenta programação do XVI Encontro ...
25/10/24
Startups
São Paulo concentra 55% das startups de base científica ...
25/10/24
Energia Elétrica
Com 399,8 MW médios, cogeração bate recorde na garantia ...
25/10/24
VEJA MAIS
Newsletter TN

Fale Conosco

Utilizamos cookies para garantir que você tenha a melhor experiência em nosso site. Se você continuar a usar este site, assumiremos que você concorda com a nossa política de privacidade, termos de uso e cookies.

20