Neuman, Elías J. (2015) Prototipo para purificación de hidrógeno en flujo. / Prototype for in-flux hydrogen purification. Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
El hidrógeno es un gas ampliamente utilizado en la industria, por ejemplo en tratamientos super- ciales en metales. En muchos de estos casos se descarta el hidrógeno remanente de los procesos por la presencia de impurezas. Con el objetivo de reutilizar este gas, se diseñó y desarrolló una alternativa basada en Aleaciones Formadoras de Hidruros (AFH) que permite puricar hidrógeno en un proceso continuo (en ujo). En este trabajo se fabricó, puso en marcha y probó el prototipo de dicho dispositivo. Los objetivos del trabajo son: demostrar la factibilidad del concepto de diseño del dispositivo, identicar las dicultades asociadas a sus procesos de construcción y operación, evaluar los modelos teóricos de comportamiento y utilizarlo como banco de pruebas para escenarios de operación. En paralelo con la construcción del prototipo, se desarrolló un sistema informático que permite simular el funcionamiento del dispositivo en base a los modelos de comportamiento físico-químico y térmico. Este simulador fue diseñado con la capacidad de ser adaptado fácilmente a diferentes esquemas de funcionamiento del dispositivo y a diferentes formas de modelado. El objetivo del mismo es validar los modelos teóricos contra mediciones realizadas con el prototipo. Con estos resultados es posible mejorar la capacidad de predicción del modelo, lo cual puede redundar en mejoras del diseño. Con las pruebas realizadas se ajustaron los parámetros relevantes del simulador y luego se pusieron a prueba los modelos de comportamiento propuestos. Se encontró que en los casos en que se contaba con información suciente de las condiciones de contorno, fue posible predecir el comportamiento del sistema de manera certera. Finalmente, con la última prueba, se demostró la capacidad operativa del prototipo. Como resultado de este trabajo se tiene un prototipo en funcionamiento y un simulador validado por mediciones.
Resumen en inglés
Hydrogen is a gas widely used in industry, for example for metal surface treatments. In many cases, the remaining hydrogen is discarded due to the presence of impurities. In order to reuse this gas, an alternative based on Hydride Forming Materials was designed and developed. The design allows hydrogen purication in a continuous process (in ow). In this work, a prototype for such a device was manufactured and tested. The objectives for this work were: to demonstrate the feasibility of the design concept, to identify the diculties associated with its construction and operation, to evaluate theoretical models of behavior and to use it as a test bench for operation scenarios. In parallel with the construction of the prototype, a computer system that simulates the operation of the device based on the models of physico-chemical and thermal behavior was developed. This simulator can be adapted to dierent device operation schemes and dierent modeling strategies. Its objective is to validate the theoretical models against measurements performed with the prototype so that it can expand our design capabilities. With the tests performed with the prototype, we adjusted the relevant parameters for the simulator and then validated its capabilities. It was found that when there was sucient information about the boundary conditions, it was possible to accurately predict the behavior of the system. Finally, with the last test, we demonstrated the operability of the prototype. As a result of this work we have a working prototype and a simulator that is validated by measurements.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Hydrogen; Hidrógeno; [Hydride forming alloys; Aleaciones formadoras de hidruros; Hydrogen purification; Purificación de hidrógeno] |
| Referencias: | [1] M.V. Blanco, E.M. Borzone, A. Baruj, G.O. Meyer, Hydrogen sorption kinetics of La-Ni-Sn storage alloys, International Journal of hydrogen energy 2014;39: 5858-67. 5, 11 [2] E.M. Borzone, M.V. Blanco, G.O. Meyer, A. Baruj, Cycling performance and hydriding kinetics of LaNi5 and LaNi4;73Sn0;27 alloys in the presence of CO, International Journal of hydrogen energy 2014;39: 10517-24. 7 [3] B. A. Talagañis, G.O. Meyer, D.G. Oliva, M. Fuentes, P.A. Aguirre, Modeling and optimal design of cyclic processes for hydrogen purication using hydrides forming metals, International Journal of hydrogen energy 2014;39: 18997-9008. 35 [4] M.V. Blanco, Tesis Doctoral en Ciencias de la Ingeniería, Instituto Balseiro (2015), En preparaci ón 2 [5] E.M. Borzone, Tesis Doctoral en Ciencias de la Ingeniería, Instituto Balseiro (2015), En preparaci ón vii, 5, 22 [6] Gary Sandrock, A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas reaction point of view, Journal of Alloys and Compounds 1999;293-295: 877-88. vii, vii, vii, 3, 4, 5 [7] Bent Sørensen Optimisim gone - Hard work stil there, International Journal of hydrogen energy 2013;38: 7578-82. 1 [8] Xinhua Wang, Rugan Chen, Yan Zhang, Changpin Chen, Qidong Wang, Hydrogen storage alloys for high-pressure suprapure hydrogen compressor, Journal of Alloys and Compounds 2006;420: 322-5. 8, 9 [9] Ming AU, Changpin Chen, Zhou Ye, Tianshui Fang, Jing Wu, Oidong Wang, The recovery, purication, storage and transport of hydrogen separated from industrial purge gas by means of mobile hydide containers, International Journal of Hydrogen Energy 1996;21: 33-7. 9 [10] M.V. Lototskyy, A.A Yartys, B.G. Pollet, R.C. Bowman Jr., Metal hydride hydrogen compressors: A review, International Journal of hydrogen energy 2014;39: 1-34. vii, 8, 14 [11] N. Sharma, M.K. Gobbert A comparative evaluation of Matlab, Octave, FreeMat, and Scilab for reaserch and teaching, Technical Report HPCF-2010-7. 32 [12] The Freedonia Group, Industry Study with Forecasts for 2013 & 2018, World Hydrogen 2010: 4. 1 [13] F.P. Incropera, D.P. Dewitt, T.L. Bergman, A.S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley and Sons; Seventh Edition 2011: 613. 45 |
| Materias: | Física > Física de materiales |
| Divisiones: | Gcia. de área de Aplicaciones de la tecnología nuclear > Gcia. de Investigación aplicada > Fisicoquímica de materiales |
| Código ID: | 507 |
| Depositado Por: | Marisa G. Velazco Aldao |
| Depositado En: | 20 Oct 2015 16:21 |
| Última Modificación: | 21 Oct 2015 14:48 |
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