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‣ Anaerobic fluidized bed reactor with expanded clay as support for hydrogen production through dark fermentation of glucose

AMORIM, Eduardo Lucena Cavalcante de; Barros, Aruana Rocha; Damianouic, Márcia Helena Rissato Zamariolli; Luiz, Edson da Silva
Fonte: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD Publicador: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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67.212705%
This study evaluated hydrogen production in an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) fed with glucose-based synthetic wastewater. Particles of expanded clay (2.8-3.35 mm) were used as a support material for biomass immobilization. The reactor was operated with hydraulic retention times (HRT) ranging from 8 to 1 h. The hydrogen yield production increased from 1.41 to 2.49 mol H(2) Mol(-1) glucose as HRT decreased from 8 to 2 h. However, when HRT was 1 h, there was a slight decrease to 2.41 mol H(2) Mol(-1) glucose. The biogas produced was composed of H(2) and CO(2), and the H(2) content increased from 8% to 35% as HRT decreased. The major soluble metabolites during H(2) fermentation were acetic acid (HAc) and butyric acid (HBu), accounting for 36.1-53.3% and 37.7-44.9% of total soluble metabolites, respectively. Overall, the results demonstrate the potential of using expanded clay as support material for hydrogen production in AFBRs. (c) 2008 International Association for Hydrogen Energy. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.; CNPq[141197/2007-2]; CNPq[130551/2007-4]; CNPq[152215/2007-7]; FAPESP[05/51702-9]; FAPESP[07/58564-6]

‣ Effect of Substrate Concentration on Dark Fermentation Hydrogen Production Using an Anaerobic Fluidized Bed Reactor

Cavalcante de Amorim, Eduardo Lucena; Sader, Leandro Takano; Silva, Edson Luiz
Fonte: HUMANA PRESS INC; TOTOWA Publicador: HUMANA PRESS INC; TOTOWA
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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67.14133%
The effect of substrate (glucose) concentration on the stability and yield of a continuous fermentative process that produces hydrogen was studied. Four anaerobic fluidized bed reactors (AFBRs) were operated with a hydraulic retention time (HRT) from 1 to 8 h and an influent glucose concentration from 2 to 25 gL(-1). The reactors were inoculated with thermally pre-treated anaerobic sludge and operated at a temperature of 30 degrees C with an influent pH around 5.5 and an effluent pH of about 3.5. The AFBRs with a HRT of 2 h and a feed strength of 2, 4, and 10 gL(-1) showed satisfactory H-2 production performance, but the reactor fed with 25 gL(-1) of glucose did not. The highest hydrogen yield value was obtained in the reactor with a glucose concentration of 2 gL(-1) when it was operated at a HRT of 2 h. The maximum hydrogen production rate value was achieved in the reactor with a HRT of 1 h and a feed strength of 10 gL(-1). The AFBRs operated with glucose concentrations of 2 and 4 gL(-1) produced greater amounts of acetic and butyric acids, while AFBRs with higher glucose concentrations produced a greater amount of solvents.; FAPESP; FAPESP; CNPq; CNPq; CAPES; CAPES

‣ Performance and composition of bacterial communities in anaerobic fluidized bed reactors for hydrogen production: Effects of organic loading rate and alkalinity

Shida, Gessia Momoe; Sader, Leandro Takano; Cavalcante de Amorim, Eduardo Lucena; Sakamoto, Isabel Kimiko; Maintinguer, Sandra Imaculada; Saavedra, Nora Katia; Amancio Varesche, Maria Bernadete; Silva, Edson Luiz
Fonte: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD; OXFORD Publicador: PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD; OXFORD
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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67.212705%
This study evaluated the effects of the organic loading rate (OLR) and pH buffer addition on hydrogen production in two anaerobic fluidized bed reactors (AFBRs) operated simultaneously. The AFBRs were fed with glucose, and expanded clay was used as support material. The reactors were operated at a temperature of 30 degrees C, without the addition of a buffer (AFBR1) and with the addition of a pH buffer (AFBR2, sodium bicarbonate) for OLRs ranging from 19.0 to 140.6 kg COD m(-3) d(-1) (COD: chemical oxygen demand). The maximum hydrogen yields for AFBR1 and AFBR2 were 2.45 and 1.90 mol H-2 mol(-1) glucose (OLR of 84.3 kg COD m(-3) d(-1)), respectively. The highest hydrogen production rates were 0.95 and 0.76 L h(-1) L-1 for AFBR1 and AFBR2 (OLR of 140.6 kg COD m(-3) d(-1)), respectively. The operating conditions in AFBR1 favored the presence of such bacteria as Clostridium, while the bacteria in AFBR2 included Clostridium, Enterobacter, Klebsiella, Veillonellaceae, Chryseobacterium, Sporolactobacillus, and Burkholderiaceae. Copyright (C) 2012, Hydrogen Energy Publications, LLC. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.; CNPq; CNPq; CAPES; CAPES; FAPESP; FAPESP

‣ Avaliação da produção de hidrogênio por bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa em reator em batelada; Evaluation of hydrogen production by purple non-sulfur phototrophic in batch reactor

Andrade, Ana Carolina Franco Ferreira de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 11/05/2007 Português
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67.31134%
As necessidades de energia global são, na sua maioria, dependentes de combustíveis fósseis. Hidrogênio é uma energia limpa alternativa a esses combustíveis fósseis. Bactérias fototróficas produzem hidrogênio a partir de compostos orgânicos por meio de processo anaeróbio dependente de luz. Assim, este trabalho visou avaliar o efeito das concentrações iniciais de ácido acético e biomassa, e a influência da intensidade luminosa, na produção de hidrogênio por bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa. Foram utilizados reatores em batelada de 2000 mL, com volume útil de 1000 mL e headspace de 1000 mL preenchido com hélio. Nos reatores foi adicionado ácido acético e glutamato de sódio (0,8 mmol/L) como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, e cultura de bactéria fototrófica púrpura não-sulfurosa previamente purificada. O aumento da concentração inicial de ácido acético de 10 mmol/L para 17 mmol/L não promoveu mudanças significativas tanto no crescimento celular, quanto, na produção de hidrogênio (8,3 mL 'H IND.2'/g massa seca.h e 8,8 mL 'H IND.2'/g massa seca.h, respectivamente), para intensidade luminosa de 9000 - 10.000 lux. Nessa mesma intensidade luminosa, o aumento da concentração de biomassa inicial de 0...

‣ Produção de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fixo e fluxo ascendente a partir de água residuária de indústria de refrigerantes; Hydrogen production by an upflow anaerobic packed-bed reactor using soft-drink wastewater

Peixoto, Guilherme
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 28/04/2008 Português
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67.345166%
Este trabalho teve como objetivo a produção de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente utilizando-se efluente de indústria de refrigerantes. Os resultados obtidos demonstraram que a água residuária semi-sintética simulando efluente de indústria de refrigerantes tem um bom potencial de geração de hidrogênio. Dados da operação dos dois reatores utilizados mostraram que o maior rendimento foi alcançado pelo reator operado sem a adição de meio contendo nutrientes (R2), pois este foi capaz de atingir 4,2 mol 'H IND.2'/mol de substrato em contraste com 2,5 mol 'H IND.2'/mol de substrato, obtida pelo reator (R1), cujo afluente continha suplementação nutricional. Constatou-se que o reator operado sem adição de nutrientes (R2) apresentou continuidade na produção de hidrogênio, fato que não ocorreu com o reator R1, que exibiu uma produção efêmera e significativamente inferior. O melhor desempenho na velocidade de produção de hidrogênio e porcentagem do mesmo na composição do biogás também foi observado para o reator R2, que atingiu 0,52 L/h.L e 18,9% de 'H IND.2' contra 0,28 L/h.L e 2,1% de 'H IND.2' obtidos pelo reator com suplementação nutricional (R1). Após esta primeira etapa comparativa em que os reatores foram operados simultaneamente com TDH teórico de 0...

‣ Modelagem matemática da degradação da glicose, com produção de hidrogênio, em um reator anaeróbio de leito fixo; Mathematical modeling of glycose degradation with hydrogen production in a fixed bed anaerobic reactor

Tavares, Aline Cardoso
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 30/10/2008 Português
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67.14133%
Modelos matemáticos oferecem grandes benefícios para a compreensão dos mecanismos envolvidos nos processos de tratamento de águas residuárias uma vez que fornecem interpretações e possibilitam previsões de desempenho, comparações de alternativas de tratamento, otimização de futuras plantas ou o aprimoramento das existentes, podendo subsidiar a elaboração de projetos em escala real. Em virtude disto, nesta pesquisa visou-se o desenvolvimento de um modelo bioquímico-matemático para descrever o processo de degradação da glicose em um reator anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente, com a resultante produção biológica de hidrogênio por meio do processo de fermentação. O desenvolvimento do modelo foi baseado em estudos sobre a cinética bioquímica e as características hidrodinâmicas do sistema. Os parâmetros de ajuste do modelo aos dados experimentais foram as constantes de velocidade das reações bioquímicas envolvidas na produção de hidrogênio. A calibração foi realizada manualmente buscando minimizar o desvio global. Para a determinação dos parâmetros foi utilizada a técnica de geração de números aleatórios com distribuição de freqüência uniforme e em seguida, o método de inversão de matrizes. O modelo matemático se revelou bastante adequado para a previsão do perfil de concentrações ao longo do reator...

‣ Efeito da concentração de glicose e da alcalinidade na produção de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fluidificado; Effect of glucose concentration and alkalinity in the hydrogen production in anaerobic fluidized bed

Amorim, Eduardo Lucena Cavalcante de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 12/11/2009 Português
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67.31134%
O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da adição de alcalinidade, da concentração da glicose e da taxa de carregamento orgânico na produção de hidrogênio e ácidos orgânicos em reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF), contendo argila expandida (2,8 - 3,35 mm) como material suporte para adesão microbiana. Foram utilizados oito reatores idênticos, sendo quatro deles operados sem adição de alcalinidade, e com concentração de glicose de 2000, 4000, 10000 e 25000 mg/L, respectivamente. Outros quatro reatores operados com adição de alcalinidade, e com as mesmas concentrações de glicose cada um. Os reatores foram inoculados com lodo anaeróbio pré-tratado termicamente, operado com tempo de detenção hidráulica (TDH) decrescente de 8 h a 1 h à temperatura controlada de 30°C. Foi constatada produção volumétrica de hidrogênio máxima de 1,58 L/h.L, para o reator operado com 10000 mg/L de glicose com adição de alcalinidade (R10CA) e um rendimento máximo de 2,52 mol 'H IND.2'/mol glicose, para o reator operado com 4000 mg/L de glicose com adição de alcalinidade (R4CA). O biogás produzido foi composto de 'H IND.2' e 'CO IND.2'. Em ambos os reatores, o conteúdo de hidrogênio aumentou com a redução do TDH de 8 h para 1 h...

‣ Influência da relação C/N na produção de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fixo; Influence of the carbon/nitrogen ratio on the hydrogen production in a fixed-bed anaerobic reactor

Anzola Rojas, Mélida Del Pilar
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 29/03/2010 Português
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67.21481%
O presente trabalho avaliou o efeito da relação 'C'/'N' na produção biológica de hidrogênio a partir de água residuária sintética a base de sacarose. Reatores de leito fixo e fluxo ascendente, com polietileno de baixa densidade reciclado para adesão da biomassa, foram operados a 25°C e com um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 2 horas. Analisaram-se diferentes relações 'C'/'N' (40, 90, 140 e 190), usando a sacarose e a uréia como fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente. Os valores médios de produtividade de 'H IND.2' foram de 0,6 mol-'H IND.2'/mol-sac, 1,3 mol-'H IND.2'/mol-sac, 2,2 mol-'H IND.2'/mol-sac e 1,7 mol-'H IND.2'/mol-sac quando operados os reatores com relações 'C'/'N' iguais a 40, 90, 140 e 190, respectivamente. Encontrou-se um valor ótimo para 'C'/'N' de 137, que resultaria em produtividade de 'H IND.2' de 3,5 mol-'H IND.2'/mol-sac, valor igual ao alcançado na relação 'C'/'N' de 140. O biogás produzido foi composto de 'H IND.2' e 'CO IND.2', com valores médios porcentuais para o 'H IND.2' de 53%, 49%, 61% e 52% para as relações 'C'/'N' de 40, 90, 140 e 190, respectivamente. Os principais produtos intermediários produzidos durante a produção de 'H IND.2' foram similares em todas as relações 'C'/'N'...

‣ Influência do cálcio na produção biológica de hidrogênio a partir de águas residuárias em biorreatores anaeróbios; Influence of calcium on the hydrogen production from wastewater in anaerobic bioreactor

Blanco, Vivian Maria Carminato
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 14/06/2013 Português
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67.291436%
Esse trabalho investigou a influência de diferentes dosagens de cálcio na produção biológica de hidrogênio a partir de água residuária sintética a base de sacarose em reatores anaeróbios de leito fixo estruturado e fluxo ascendente. Cilindros de polietileno de baixa densidade foram usados como material suporte para aderência da biomassa. Os reatores foram operados com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 2 h e a 25ºC. Foram avaliadas diferentes concentrações de cálcio (Ca): 0,50; 1,06; 1,37; 1,87; 2,45 e 3,61 mg L-1 na alimentação. A remoção de sacarose apresentou valores médios acima de 54% para todas as concentrações. O biogás produzido foi composto de H2 e CO2, com porcentagens médias de H2 superiores a 60% para todas as concentrações avaliadas. Os principais produtos intermediários produzidos foram o ácido acético, o butírico e etanol. Os resultados demonstraram que há influência da suplementação de cálcio na produção de hidrogênio e a concentração de cálcio de 1,37 mg L-1 foi a que apresentou melhores resultados em relação a produção de hidrogênio, com rendimento de 1,4 mol de H2 mol-1 de sacarose, vazão molar de hidrogênio de 5,4 mmol h-1 e produção volumétrica de hidrogênio de 57 mL H2 h-1 L-1. Relacionaram-se as concentrações de cálcio com o rendimento médio de produção de hidrogênio e as curvas foram ajustadas a uma spline. Para a função ajustada chegou-se a um ponto de ótimo de rendimento de 1...

‣ Estratégias para a produção contínua de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fixo; Strategies for continuous hydrogen production in fixed-bed, anaerobic reactors

Anzola Rojas, Mélida del Pilar
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 05/08/2014 Português
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67.345166%
O reator anaeróbio de leito fixo tem demonstrado viabilidade para produzir hidrogênio a partir de águas residuárias. No entanto, a liberação do biogás não tem sido contínua devido à diminuição constante da carga orgânica volumétrica específica (COVe) causada pelo acúmulo de biomassa no leito ao longo do tempo. A redução da COVe junto com o envelhecimento da biomassa tem sugerido o estabelecimento de microorganismos consumidores dos constituintes do biogás (H2/CO2) responsáveis por cessar a produção de hidrogênio. Neste trabalho, cinco estratégias foram propostas visando a produção de hidrogênio por longo prazo operacional e com estabilidade, mediante a fixação da COVe, as quais incluíram a alteração da estruturação do leito, inverter o escoamento, realizar descartes periódicos de biomassa e variar a carga orgânica volumétrica aplicada (COV) por meio da variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da concentração do substrato. Os resultados demonstraram que a manutenção da COVe em um valor adequado permite a produção contínua de hidrogênio. A ordenação do leito, utilizando polietileno de baixa densidade e espuma, e o escoamento descendente favoreceram a diminuição do acúmulo de biomassa e junto com os descartes de biomassa foi possível manter a COVe em um valor estável próximo de 5 g sacarose g-1 SSV d-1. A produção volumétrica de hidrogênio (PVH) foi contínua com valor médio de 0...

‣ Produção de hidrogênio em reator anaeróbio de leito fluidificado a partir de água residuária de soro de queijo em condição termófila; Hydrogen production in anaerobic fluidized bed reactor from cheese whey wastewater under thermophilic condiction

Ottaviano, Livia Maria
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 15/07/2014 Português
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67.235034%
O hidrogênio é estudado como alternativa ao uso de combustíveis fósseis para geração de energia, uma vez que é um combustível renovável. Entre os processos de produção de hidrogênio destaca-se o processo fermentativo que possibilita unir tratamento de efluente e geração de energia. Uma das alternativas para esta produção é a utilização do reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF). Dentre os resíduos industriais que podem ser utilizados para a produção de hidrogênio está o soro de queijo que, se descartado incorretamente, pode causar danos ao meio ambiente. Neste sentido, o presente estudo teve como principal objetivo avaliar a capacidade de produção contínua de hidrogênio, sob condições termófilas (55°C), a partir de diferentes concentrações de soro de queijo e tempos de detenção hidráulica (TDH) em RALF. Foram utilizados dois reatores, denominados R1 e R2 , no qual R1 manteve-se com concentração fixa de 5 gDQO.L-1, com variações de TDH de 8, 6, 4, 2, 1 e 0,5 hora e em R2 o TDH manteve-se fixo em 6 horas e variações de concentrações de 3, 5, 7 e 10 gDQO.L-1. Foi observado em R1 o comportamento de elevação de produção volumétrica de H2 (PVH) a partir da diminuição do TDH. A máxima PVH obtida foi de 2...

‣ Physical-chemical and thermodynamic analyses of ethanol steam reforming for hydrogen production

Carlos Caetano de Souza, Antonio; Luz-Silveira, Jose; Sosa, Maria Isabel
Fonte: Asme-amer Soc Mechanical Eng Publicador: Asme-amer Soc Mechanical Eng
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 346-350
Português
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67.212705%
Steam reforming is the most usual method of hydrogen production due to its high production efficiency and technological maturity the use of ethanol for this purpose is an interesting option because it is a renewable and environmentally friendly fuel. The objective of this article is to present the physical-chemical, thermodynamic, and exergetic analysis of a steam reformer of ethanol, in order to produce 0.7 Nm(3)/h of hydrogen as feedstock of a 1 kW PEMFC the global reaction of ethanol is considered. Superheated ethanol reacts with steam at high temperatures producing hydrogen and carbon dioxide, depending strongly on the thermodynamic conditions of reforming, as well as on the technical features of the reformer system and catalysts. The thermodynamic analysis shows the feasibility of this reaction in temperatures about 206 degrees C. Below this temperature, the reaction trends to the reactants. The advance degree increases with temperature and decreases with pressure. Optimal temperatures range between 600 and 700 degrees C. However, when the temperature attains 700 degrees C, the reaction stability occurs, that is, the hydrogen production attains the limit. For temperatures above 700 degrees C, the heat use is very high, involving high costs of production due to the higher volume of fuel or electricity used. The optimal pressure is 1 atm....

‣ Hydrogen production utilizing glycerol from renewable feedstocks-The case of Brazil

Souza, Antonio Carlos Caetano de; Silveira, Jose Luz
Fonte: Pergamon-Elsevier B.V. Ltd Publicador: Pergamon-Elsevier B.V. Ltd
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 1835-1850
Português
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67.2982%
Various reports concerning catalytic reaction of glycerol for hydrogen production is available. However, economic analyses of this activity are not found yet. The objective of this work is to evaluate the process of hydrogen production via steam reforming of glycerol obtained through transesterification process of bio-oils. The thermochemical process of steam reforming process was determined due to high efficiency, feasibility and lower cost of design, development, operation and maintenance. These bio-oils come from feedstocks largely encountered in Brazil such as soybean, palm, castor bean, peanut and cotton seed as also come from residues such as defective coffee, tallow beef, wastewater (scum) and others. Various findings were obtained such as potential of production of glycerol utilizing residues (considering available amounts in the Brazilian states) and some vegetable feedstocks (considering production of harvested feedstock per hectare). Subsequently, production of hydrogen via steam reforming of generated glycerol, and foreseen electricity production via fuel cells were also determined. An additional estimation was paid for production of H-BIO, an innovative fuel developed by PETROBRAS (Petroleo Brasileiro S.A.), where hydrogen and bio-fuel are utilized and generates propane as co-product. About this work...

‣ Hydrogen production by biogas steam reforming: A technical, economic and ecological analysis

Braga, Lúcia Bollini; Silveira, Jose Luz; Da Silva, Marcio Evaristo; Tuna, Celso Eduardo; Machin, Einara Blanco; Pedroso, Daniel Travieso
Fonte: Universidade Estadual Paulista Publicador: Universidade Estadual Paulista
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 166-173
Português
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67.31134%
Fuel cells are electrochemical energy conversion devices that convert fuel and oxidant electrochemically into electrical energy, water and heat. Compared to traditional electricity generation technologies that use combustion processes to convert fuel into heat, and then into mechanical energy, fuel cells convert the hydrogen and oxygen chemical energy into electrical energy, without intermediate conversion processes, and with higher efficiency. In order to make the fuel cells an achievable and useful technology, it is firstly necessary to develop an economic and efficient way for hydrogen production. Molecular hydrogen is always found combined with other chemical compounds in nature, so it must be isolated. In this paper, the technical, economical and ecological aspects of hydrogen production by biogas steam reforming are presented. The economic feasibility calculation was performed to evaluate how interesting the process is by analyzing the investment, operation and maintenance costs of the biogas steam reformer and the hydrogen production cost achieved the value of 0.27 US$/kWh with a payback period of 8 years. An ecological efficiency of 94.95%, which is a good ecological value, was obtained. The results obtained by these analyses showed that this type of hydrogen production is an environmentally attractive route. © 2013 Elsevier Ltd.

‣ Incorporation of hydrogen production process in a sugar cane industry: Steam reforming of ethanol

Silveira, Jose Luz; Martinelli, Valdisley Jose; Vane, Lucas Fachini; Freire Junior, Jose Celso; Zanzi Vigouroux, Rolando A.; Tuna, Celso Eduardo; Lamas, Wendell de Queiroz; Silva Paulino, Regina Francielle
Fonte: Elsevier B.V. Publicador: Elsevier B.V.
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: 94-103
Português
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67.14133%
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); This work presents a technical, ecological and economic analysis of hydrogen production incorporation through ethanol steam reforming at a traditional sugarcane industry (sugar, ethanol). This proposal is reached through a reduction in the amount of fuel (bagasse) that is normally utilized to generate electricity without affecting the sugar and ethanol production processes, however. This surplus bagasse is utilized to produce steam for hydrogen production. In order to achieve this, it is calculated the available bagasse and maximum hydrogen amount and their inputs (hydrated and anhydrous ethanol). Based on the aforementioned, the investment needs are estimated, where the operation and maintenance cost, the operation period, the interest rate, and the annuity are considered. The incorporation of this new process is assessed through a comparison of this innovative plant with the traditional ones. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

‣ Production of hydrogen by borohydride: in search of low cost non-noble efficient catalyst

Rangel, C. M.; Fernandes, Vitor R.; Silva, R. A.; Bonnetot, B.; Laversenne, L.; Buni, A.; Minkina, V.; Perrin, J.
Fonte: WHEC World Hydrogen Technology Conference Publicador: WHEC World Hydrogen Technology Conference
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em //2007 Português
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67.142275%
Hydrogen production by sodium borohydride through hydrolysis in alkaline solutions has been extensively studied as a production/storage option due to the high volumetric and gravimetric efficiency exhibited. The potential application of this option is based on an easily controllable catalysed hydrolysis reaction, non-toxic and recyclable by-products, and the high purity hydrogen produced can be used in fuel cells. This work reports on a comparative study of own-developed, supported and non-supported, nonnoble catalyst. Ru based catalysts are taken as reference. Characterization of the catalyst was accomplished using a FEG-SEM scanning electron microscope and FTIR analysis. Obtained values amount to 10 NLmin-1g-1 for Ni-based catalyst while Ru-based catalyst amount to twice as much in the same experimental conditions. Typical solutions contain sodium borohydride of concentrations between 2 and 10 wt%, stabilized with 3 to 10 wt % NaOH. Produced hydrogen is measured at ambient pressure as a function of catalyst exposure time at controlled temperatures till completion of the reaction. A thorough study of the open literature rendered normalized values for the reaction rate with different catalyst, making comparisons valuable.

‣ Solar hydrogen production from aqueous solutions of ethanol at near ambient temperatures

Rangel, C. M.; Silva, R. A.; Fernandes, Vitor R.; Paiva, T. I.
Fonte: EUROSUN 2008, 1st International Conference On Solar Heating, Cooling and Building Publicador: EUROSUN 2008, 1st International Conference On Solar Heating, Cooling and Building
Tipo: Conferência ou Objeto de Conferência
Publicado em 07/10/2008 Português
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67.14133%
Nanostructured semi-conductor materials based on titanium dioxide, with effective photo-catalytic properties under UV illumination, were synthesized using sol-gel technology and characterized by X-Ray diffraction and scanning electron microscopy, with the objective of studying the photo-catalytic hydrogen production from water. The need to decrease the electron-hole recombination rate was accounted for by metal doping and the addition of ethanol as a hole trap. Aqueous suspensions of the semiconductor powders, with noble metal loadings (Pt) of 1.5 wt% were used and the effect of solution pH and temperature (20-70ºC) on hydrogen production were studied, for a selected catalyst concentration. Hydrogen production rates were found to be linear with solution temperature with values larger than published literature data.

‣ Platinum(II) polypyridyl complexes for visible light-driven hydrogen production from water

Du, Pingwu ; Eisenberg, Richard Alan
Fonte: University of Rochester. Publicador: University of Rochester.
Tipo: Tese de Doutorado Formato: Number of Pages:xx, 221 leaves
Português
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67.414644%
Thesis (Ph. D.)--University of Rochester. Dept. of Chemistry, 2009.; This thesis employs Pt(II) terpyridyl and cyclometalated complexes as the chromophores to construct photoactive systems for hydrogen production from water. Several catalysts, including Pt nanoparticles, Pt(II) bi- and terpyridyl chloro complexes, and cobalt dimethylglyoximate complexes, were investigated to catalyze the hydrogen production reactions. Chapter 1, as an introduction part, describes the recent progress in photoinduced hydrogen production from water, including heterogeneous multiple-component systems, homogeneous multiple-component systems and an integrated approach to artificial photosynthesis for photoinduced hydrogen production. Chapter 2 studies a multiple-component system containing a platinum(II) terpyridyl acetylide chromophore, a sacrificial donor (TEOA), an electron relay (MV2+ and diquats) and colloidal platinum catalyst for photocatalytic generation of hydrogen from water. Hydrogen efficiency varies by using different Pt(II) photosensitizers and electron relays, as well as the different concentrations of each species. Chapter 3 discusses the real role of [Pt(ttpy)Cl]+ and Pt(dcbpy)Cl2 as the hydrogen production catalysts. TEM...

‣ Process optimization of biological hydrogen production from molasses by a newly isolated Clostridium butyricum W5

Wang, X.; Jin, B.
Fonte: Soc Bioscience Bioengineering Japan Publicador: Soc Bioscience Bioengineering Japan
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2009 Português
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This work sought to optimize fermentation parameters in a batch process for hydrogen production from molasses by a newly isolated Clostridium butyricum W5. Hydrogen yield and production rate, bacterial biomass and volatile fatty acids, including acetic, lactic and butyric acids, were measured. Key fermentation operation parameters, including concentration of carbon and nitrogen sources, growth temperature and pH, and inoculum size were investigated. The best results in terms of hydrogen yield and productivity were obtained under the conditions of 100 g/L molasses, 1.2 g/L NH4NO3, 39 °C at pH 6.5 with initial cell concentration of 9 × 104 cell/ml. Maximum hydrogen yield was 1.85 mol hydrogen/mol hexose, corresponding to a hydrogen production rate of 17.38 mmol/h/L. Experimental data showed that the acetic/butyric acid ratio remained relatively stable with an increase in molasses concentration, while the unfavoured product, lactic acid, portion increased. No solvent (ethanol, butanol and acetone) was detected during the fermentation. Propionic acid was measured at a very low level in the hydrogen fermentation. Statistical analysis showed that hydrogen yield increased exponentially with the increase in cell growth, and that there was no correlation between the hydrogen yield and ratio of acetic acid to butyric acid.; http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/505516/description#description; Xiaoyi Wang and Bo Jin; Copyright © 2009 Published by Elsevier B.V.

‣ Understanding the regulation of the metabolic network associated with fermentative hydrogen production in Clostridium butyricum.

Cai, Guiqin
Fonte: Universidade de Adelaide Publicador: Universidade de Adelaide
Tipo: Tese de Doutorado
Publicado em //2012 Português
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Hydrogen is an environmentally friendly and high energy caffier that could be a potential replacement for depleting fossil fuels. Fermentative hydrogen production (FHP) has received great interest in recent decades, as it offers a potential means of producing H₂ from a variety of renewable and waste resources via a low energy process. However, the commercial application of the FHP process has been hampered by its low yields. It becomes important to obtain a better understanding of metabolic pathways and their regulation in H₂-producing microorganisms. The aim of this work was to improve fundamental knowledge of the central metabolic flux network associated with FHP using Clostridium butyricum, and to restructure metabolic pathways to enhance hydrogen production yield. The metabolic network model was firstly constructed for C. butyricum and metabolic flux analysis (MFA) using this model was applied to predict metabolic flux distribution under varying initial glucose concentrations and operational pHs when the specific growth rate was chosen as the objective function. MFA results suggested that pH has a more significant effect on hydrogen production yield compare to the initial glucose concentration. These results also suggested that the phosphoenolpymvate (PEP)...