Modelação e refinamento de um equipamento Sievert

Abstract

Um método de armazenamento de hidrogénio seguro e eficiente é um dos elos cruciais em falta para a proliferação do hidrogénio como vector energético. Neste tema surge como área promissora a investigação de materiais que absorvem hidrogénio. O estudo deste grupo de materiais requer a medição de um intervalo alargado de temperaturas, e medição de pressão até 100 atms. O método mais comum desta medição é o método volumétrico de Sievert. Infelizmente, quanto mais distantes se encontram a pressão e temperatura das condições ambiente maior poderá ser o erro na medição. A técnica Sievert baseia-se numa metodologia volumétrica, utilizando as cinéticas de absorção e desabsorção para determinar a quantidade de hidrogénio armazenado, para a pressão e temperatura em causa. Este trabalho tem como objectivo a avalia¸c˜ao de fontes de erro inerente à técnica Sievert, especialmente em condições de medição distantes das condições ambiente, e oferecer soluções para esses mesmos erros ao nível da engenharia. A principal fonte de erro a analisar prende-se com a influência de variações de temperatura no equipamento do tipo Sievert. São apresentadas soluções para as fontes de erro encontradas, sendo estas implementadas e averiguada a sua validade. Para o caso da variação de temperatura no equipamento, é necessário a sua monitorização. O equipamento foi testado para uma temperatura de 60 (superior à temperatura ambiente), para uma gama de pressões de 1 bar a 45 bar.

Safe and efficient hydrogen storage is one of the crucial links for the successful implementation of hydrogen as an energy carrier. Hydrogen storage materials represent one of the most important areas of research to attain this goal. The study of this group of materials requires measurement of hydrogen storage over a wide temperature range and for pressures up to 100 atms. The most common measurement technique is that of the Sievert’s volumetric method. Unfortunately, the greater the deviation of temperatures and pressures from that of ambient conditions, the greater will be the measurement error. The Sievert technique is based on a volumetric methodology, which, through absorption and desorption kinetics, allow quantification of hydrogen storage as a function of pressure and temperature. In this work one aims to assess the sources of error inherent in the Sievert technique, especially when operating under such extremes of measurement conditions, and to offer potential engineering solutions. The principal source of error relates to the influence of temperature fluctuations in the Sievert equipment. Design solutions are suggested to combat the observed sources of error. These solutions are implemented and tested for validity. Temperature variations are monitored. The modified equipment was tested for conditions deviating from ambient, 60 and pressures in the range of 1 to 45 bar.