Publication
Technical analysis of an electrolyzer coupled with high concentration photovoltaic solar system
| dc.contributor.author | Pina, Ivo Gonçalo da Silva | |
| dc.contributor.author | Marques, Nelson Pereira Caetano | |
| dc.contributor.author | Castanheira, Luís Filipe Rodrigues | |
| dc.date.accessioned | 2024-09-23T12:03:36Z | |
| dc.date.available | 2024-09-23T12:03:36Z | |
| dc.date.issued | 2024 | |
| dc.description | Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica | pt_PT |
| dc.description.abstract | Este trabalho final de mestrado surge de a necessidade compreender e estudar um eletrolisador acoplado a um sistema solar fotovoltaico de alta concentração, desenhado e produzido por uma empresa portuguesa especializada em produção de hidrogénio verde. Através deste eletrolisador inovador é possível realizar o processo eletroquímico de eletrólise, no qual a molécula de água é decomposta em hidrogénio na câmara catódica e oxigénio na câmara anódica. Para realizar o objetivo proposto foram aplicadas diferentes técnicas de instrumentações in-situ do eletrolisador e simulação CFD do componente responsável pela distribuição homogénea da água do eletrolisador. O trabalho está essencialmente dividido em cinco capítulos. O primeiro capítulo introduz a tecnologia inerente para estabelecer uma compreensão geral de como o eletrolisador funciona e da relação com todos os sistemas adjacentes. O segundo capítulo abrange toda a documentação relacionada à instrumentação eletroquímica in-situ realizada, descrevendo as metodologias e precauções tomadas, bem como é apresentado e discutido os resultados obtidos. O terceiro capítulo apresenta as metodologias, resultados e discussões relacionadas com a instrumentação in-situ do eletrolisador criada utilizando técnicas de inserção de termopares dentro da câmara anódica do eletrolisador de forma a ser possível caracterizar os perfis de temperatura em cada uma das células eletroquímica. No quarto capítulo, são descritas as metodologias definidas e criadas para a simulação CFD flow field anódico do eletrolisador, juntamente com a apresentação e discussão dos resultados. No quinto e último capítulo, é apresentada uma conclusão abrangente sobre a importância deste trabalho em aprimorar a compreensão deste eletrolisador inovador. Os objetivos do trabalho foram alcançados com sucesso, pois foi possível compreender melhor, e mais profundamente, o funcionamento do eletrolisador e, consequentemente, identificaram-se diversas áreas de melhoraria para um aumento do seu desempenho. | pt_PT |
| dc.description.abstract | This final master's thesis emerges from the need to understand and study an electrolyzer coupled with a high-concentration photovoltaic solar system, designed, and produced by a Portuguese company. This innovative electrolyzer allows the electrochemical process of water electrolysis, in which water molecules are decomposed into hydrogen in the cathodic chamber and oxygen in the anodic chamber. To achieve the proposed objective, various in-situ instrumentation techniques were applied to the electrolyzer, along with CFD simulations of the flow-field, which is responsible for the homogenous distribution of water within the electrolyzer. The thesis is primarily divided into five chapters. The first chapter introduces the technology to establish a general understanding of how the electrolyzer operates and its relationship with adjacent systems. The second chapter encompasses all documentation related to in-situ electrochemical instrumentation, describing the methodologies and precautions taken, as well as presenting and discussing the results obtained. The third chapter outlines the methodologies, results, and discussions related to in-situ instrumentation of the electrolyzer using thermocouple insertion techniques within the anodic chamber of the electrolyzer for temperature profile characterization in each electrochemical cell. In the fourth chapter, the methodologies followed for the CFD simulation of the electrolyzer's anodic flow-field are described, along with the presentation and discussion of the results. In the fifth and final chapter, a comprehensive conclusion is presented regarding the significance of this work in enhancing the understanding of this innovative electrolyzer. The overall objectives of this work have been successfully achieved, as it has produced results that allow for a better understanding of the electrolyzer operation and identify areas where the performance can be enhanced. | pt_PT |
| dc.description.version | N/A | pt_PT |
| dc.identifier.citation | Pina, Ivo Gonçalo da Silva - Technical analysis of an electrolyzer coupled with high concentration photovoltaic solar system. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2024. Dissertação de Mestrado | pt_PT |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.21/17711 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.peerreviewed | yes | pt_PT |
| dc.publisher | Instituto Superior de Engenharia de Lisboa | pt_PT |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/ | pt_PT |
| dc.subject | Hidrogénio Verde | pt_PT |
| dc.subject | Eletrolisador PEM | pt_PT |
| dc.subject | Instrumentação Temperatura in-situ | pt_PT |
| dc.subject | CFD distribuição da água | pt_PT |
| dc.subject | Green Hydrogen | pt_PT |
| dc.subject | PEM Electrolyzer | pt_PT |
| dc.subject | Temperature In-Situ Instrumentation | pt_PT |
| dc.subject | CFD Water distribution geometry | pt_PT |
| dc.title | Technical analysis of an electrolyzer coupled with high concentration photovoltaic solar system | pt_PT |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | masterThesis | pt_PT |