BIA - IFPI Campus Teresina Central Mestrado Mestrado em Engenharia dos Materiais - Teresina Central
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dc.creatorDamasceno, Paulo Henrique Rodrigues-
dc.date.accessioned2026-03-30T13:03:43Z-
dc.date.available2026-03-30T13:03:43Z-
dc.date.issued2025-
dc.identifier.citationDAMASCENO, Paulo Henrique Rodrigues. Desenvolvimento de um sistema integrado de gestão térmica para obtenção de hidrogênio via eletrólise alcalina sob pressão reduzida. Orientador: Gilvan Moreira da Paz. 2025. 121 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí, Campus Teresina Central, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5450-
dc.description.abstractThe growing demand for sustainable energy alternatives makes hydrogen a strategic vector in the decarbonization of industrial and transportation sectors. This dissertation proposes the development of an integrated system for thermal management and enthalpy recovery of hydrogen generated by alkaline electrolysis under reduced pressure. The system is composed of counterflow tube-in-tube heat exchangers, a Venturi injector, and Peltier modules, modeled using finite differences and empirical correlations. The proposal aims to reduce energy consumption through preheating of the electrolytic fluid (50–80 °C) and cooling of hydrogen, which contributes to lowering the reversible voltage, reducing overpotentials, and increasing overall process efficiency. The modeling was implemented in the Python programming language, considering variables such as temperatures, flow rates, geometries, and fluid properties. The hydrogen production rate was obtained based on Faraday’s Law, and the system performance was evaluated by metrics such as reversible voltage, overpotentials, and specific energy consumption. The simulation demonstrated that thermal integration with enthalpy recovery of the electrolytic fluid significantly improves system efficiency at the beginning of the process, reducing specific consumption and increasing the hydrogen production rate. The system proved effective for both heating and cooling, validating the selection of Peltier modules and the configuration of heat exchangers. The results indicate that the approach is functional and replicable, with potential for extension to other geometries and industrial applications. The enthalpy recovery strategy represents a relevant contribution to the advancement of clean hydrogen generation technologies.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauípt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.subjectHidrogêniopt_BR
dc.subjectEficiência termodinâmicapt_BR
dc.subjectReaproveitamento entálpicopt_BR
dc.subjectEletrólise otimizadapt_BR
dc.titleDesenvolvimento de um sistema integrado de gestão térmica para obtenção de hidrogênio via eletrólise alcalina sob pressão reduzidapt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of an integrated thermal management system for obtaining hydrogen via alkaline electrolysis under reduced pressure.pt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0492403400676290pt_BR
dc.contributor.advisor1Paz, Gilvan Moreira da-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2445265199339536pt_BR
dc.contributor.referee1Santos, Hudson Chagas dos-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0771979615612599pt_BR
dc.contributor.referee2Leitão, Antonio Bruno de Vasconcelos-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5567801490506745pt_BR
dc.description.resumoA crescente demanda por alternativas energéticas sustentáveis torna o hidrogênio um vetor estratégico na descarbonização de setores industriais e de transporte. Esta dissertação propõe o desenvolvimento de um sistema integrado de gestão térmica e reaproveitamento entálpico do hidrogênio gerado por eletrólise alcalina sob pressão reduzida. O sistema é composto por trocadores de calor duplo tubo em contrafluxo, um injetor Venturi e pastilhas Peltier, modelados por diferenças finitas e correlações empíricas. A proposta visa reduzir o consumo energético por meio do pré-aquecimento do fluido eletrolítico (50–80 °C) e o resfriamento do hidrogênio, o que contribui para diminuir a tensão reversível, os sobrepotenciais e aumentar a eficiência global do processo. A modelagem foi implementada em linguagem de programação Python, considerando variáveis como temperaturas, vazões, geometrias e propriedades dos fluidos. A taxa de produção de hidrogênio foi obtida com base na Lei de Faraday, e o desempenho do sistema foi avaliado por métricas como tensão reversível, sobrepotenciais e o consumo específico de energia. A simulação demonstrou que a integração térmica com o reaproveitamento da entalpia do fluido eletrolítico melhora significativamente a eficiência do sistema no início do processo, reduzindo o consumo específico e elevando a taxa de produção de hidrogênio. O sistema se mostrou eficaz tanto em aquecimento quanto em resfriamento, validando a seleção das pastilhas Peltier e a configuração dos trocadores de calor. Os resultados indicam que a abordagem é funcional e replicável, com potencial para extensão a outras geometrias e aplicações industriais. A estratégia de reaproveitamento entálpico representa uma contribuição relevante para o avanço de tecnologias limpas de geração de hidrogênio.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCampus Teresina Centralpt_BR
dc.publisher.programPPGEMpt_BR
dc.publisher.initialsIFPIpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpt_BR
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