Análisis experimental y optimización del proceso de licuefacción de hidrógeno con catalizador compuesto a través de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• La termodinámica

Sus antecedentes:

• La licuefacción del hidrógeno es crucial para su uso como vector de energía limpia.
• La mejora de la eficiencia térmica y la reducción del consumo de energía en la licuefacción son retos clave.
• Los nanocompuestos ofrecen un potencial para mejorar las propiedades termofísicas.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de los nanocompuestos en la eficiencia de la licuefacción del hidrógeno.
• Identificar formulaciones de nanocompuestos superiores y condiciones de funcionamiento óptimas.
• Disminuir el consumo de energía en el proceso de preenfriamiento del hidrógeno.

Principales métodos:

• Investigaciones experimentales combinadas y métodos de aprendizaje automático.
• Análisis de correlación de Pearson-r para la estimación de las características termofísicas.
• Análisis MEREC para la determinación del peso de entrada.

Principales resultados:

• La concentración óptima de nanocompuestos es del 33%, seguida por la velocidad de flujo (29%), la presión (23%) y la temperatura (14%).
• Condiciones de funcionamiento óptimas: presión de 0,23 MPa, temperatura de 260 K, caudal de 0,11 kg/s y concentración de nanocompuestos en un 0,24% de peso.
• Consumo de energía alcanzado de 2,70 kWh/kg LH2 y coeficiente de rendimiento de 5.

Conclusiones:

• Las combinaciones específicas de nanocompuestos (Graphene/TiO2, g-C3N4/TiO2, SiC/TiO2) optimizan el consumo de energía y el rendimiento.
• La transferencia de calor eficaz y la reducción de las pérdidas de energía resultan de la integración de los nanocompuestos.
• Los resultados apoyan la licuefacción sostenible del hidrógeno y el diseño avanzado de la infraestructura energética.