Produção de gases combustíveis pela via termoquímica solar a partir de céria fabricada por infiltração de cortiça pirolisada


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No próximo dia 12 de maio, pelas 16h, irá decorrer online a Palestra ‘Produção de gases combustíveis pela via termoquímica solar a partir de céria fabricada por infiltração de cortiça pirolisada’, por Fernando Costa Oliveira.

As inscrições são gratuitas, mediante registo prévio.

O convite para participar na sessão online será enviado por e-mail 24h antes da realização da Palestra.

Mais informações e inscrições disponíveis em

https://www.lneg.pt/event/palestra-producao-de-gases-combustiveis-pela-via-termoquimica-solar-a-partir-de-ceria-fabricada-por-infiltracao-de-cortica-pirolisada/

 

Ciclo de Palestras 2020

Produção de gases combustíveis pela via termoquímica solar a partir de céria fabricada por infiltração de cortiça pirolisada

12 de maio de 2020, às 16:00h

Online

Orador: Fernando Costa Oliveira

Resumo:

A dissociação da água e do dióxido de carbono pelo processo termoquímico solar é uma abordagem promissora para a produção em larga escala de combustíveis solares (por exemplo, hidrogénio). O principal desafio é desenvolver materiais capazes de operar em condições extremas com a fiabilidade desejada, particularmente em termos da cinética da reação redox envolvida, e melhorar a respetiva eficiência, se possível, a mais baixas temperaturas de operação. Será que a energia solar concentrada pode ser considerada uma fonte de calor adequada à produção de hidrogénio usado em pilhas de combustível?
Após uma breve introdução às tecnologias solares de concentração, serão apresentados resultados da investigação levada a cabo com três tipos de materiais desenvolvidos para o efeito, designadamente, grânulos de céria preparados a partir de cortiça pirolisada, utilizando quer suspensões aquosas, quer soluções à base de acetona, assim como espumas de céria obtidas pelo método de replicação de esponjas de poliuretano. Estes materiais foram ensaiados num reator tubular de alumina, utilizando a energia solar concentrada como fonte de calor, direta ou indireta, tendo sido sujeitos a diversos ciclos térmicos. Tratando-se de um processo redox, as amostras foram, inicialmente, reduzidas a temperaturas na gama de 1400-1450 °C, em atmosfera de árgon, e, posteriormente, re-oxidadas entre 950-1150 °C, em atmosferas contendo dióxido de carbono ou água. A redução traduziu-se na produção de oxigénio e consequente obtenção de céria com uma estrutura deficiente em oxigénio. Quando exposta a uma atmosfera contendo vapor de água ou dióxido de carbono, a céria reagiu capturando o oxigénio e formando hidrogénio ou monóxido de carbono, respetivamente. Foram realizados vários ciclos para averiguar a reprodutibilidade do processo e avaliar eventuais perdas de desempenho dos materiais desenvolvidos.
Os grânulos de céria preparados a partir de suspensões aquosas apresentaram taxas de produção de hidrogénio (1,3 ± 0,2 mL min−1 g−1) superiores em 25% e 32% às obtidas com grânulos preparados a partir de soluções à base de acetona e com espumas de céria de estrutura modificada, respetivamente.
Os resultados da investigação levada a cabo evidenciam que a céria, obtida a partir de cortiça pirolisada, pode melhorar significativamente o desempenho deste material na produção de hidrogénio e de monóxido de carbono, em condições de aquecimento por irradiação solar. Ou seja, ficou patente que as características estruturais da cortiça podem ser úteis no desenvolvimento de materiais adequados para a produção de hidrogénio pela via termoquímica solar.

Nota biográfica:

Fernando de Almeida Costa Oliveira é licenciado em Engenharia Metalúrgica pelo Instituto Superior Técnico, da Universidade Técnica de Lisboa (1986), mestre em Materiais pela Universidade de Leeds, Reino Unido (1989) e doutor em Ciência e Engenharia de Materiais, pela Universidade Técnica de Delft (Países-Baixos, 1992).
Desde 2009, é investigador principal com habilitação para a coordenação de atividades de I&D do LNEG.
É especialista em pulverotecnologia aplicada ao desenvolvimento de novos materiais e à melhoria de propriedades de materiais existentes, em particular aços rápidos para ferramentas de corte, implantes ósseos à base de hidroxiapatite para regeneração de tecidos ósseos, substratos de cordierite para a mitigação de emissões de compostos orgânicos voláteis e elétrodos à base de silicatos de lantânio para células de combustível do tipo óxido. Esteve também envolvido no desenvolvimento de novos processos de fabrico, designadamente a cozedura de porcelana em fornos híbridos de gás-microondas e a sinterização de ferramentas diamantadas por micro-ondas.
Pretendendo tirar partido da energia solar de concentração como fonte renovável de aquecimento, desenvolve competências na área da aplicação da energia solar ao processamento de materiais, nomeadamente na síntese de carbonetos e nitretos de metais de transição para ferramentas de corte, e da avaliação do desempenho de cerâmica técnica para recetores solares, utilizando reatores concebidos para o efeito. Destaca-se a sua colaboração, desde 2001, com grupos de investigação da Plataforma Solar de Almería (Tabernas, Espanha) do Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, assim como do Laboratório de Processos, Materiais e Energia Solar (PROMES, Odeillo, França) do Centre National de la Recherche Scientifique.
Desde 2017, dedica-se ao desenvolvimento de materiais porosos à base de céria para a produção de gases combustíveis solares (H2 e CO), no âmbito da infraestrutura nacional INIESC – Infraestrutura Nacional de Investigação em Energia Solar de Concentração.
É atualmente o responsável pela área científica de desenvolvimento de materiais para as energias renováveis, do LNEG, onde desenvolve materiais e componentes para tecnologias de concentração solar, nomeadamente metodologias para a previsão do tempo de vida de recetores solares em carboneto de silício.
Publicou mais de 90 artigos científicos em revistas internacionais na área da Ciência e Engenharia de Materiais e da Energia Solar, sendo também co-autor de duas patentes nacionais.