O hidrogênio é industrialmente obtido pela reforma a vapor do metano, composta de reações reversíveis e com mecanismo global endotérmico, o que requer controle do equilíbrio químico e de gastos com energia para a obtenção do gás de síntese (monóxido de carbono e hidrogênio). Objetivando operar o reator em condições mais amenas e deslocar o equilíbrio para formação de produtos, tem sido proposto o uso de reatores com membranas, que retiram seletivamente o hidrogênio e processam as reações desejadas. Este trabalho consiste na análise termodinâmica da reforma a vapor do metano e na proposição e simulação de modelos de reatores com membrana para produção hidrogênio.

     A composição no equilíbrio químico foi feita pelo método da minimização da energia livre de Gibbs, que consiste em encontrar um conjunto de números de mols que minimize a energia livre de Gibbs a uma dada pressão e temperatura em um sistema monofásico, sujeito às restrições do balanço de massa. Valores obtidos foram comparados com os fornecidos por um software específico. Além disso, na condição de equilíbrio químico, as taxas cinéticas das reações, que são obtidas experimentalmente e descritas na literatura, devem ser nulas e fez-se essa verificação. Modelos que descrevem o reator com membrana foram propostos por meio de uma revisão na literatura e são descritos por equações diferenciais ordinárias, levando em conta o balanço de massa e o transporte seletivo através da membrana. Todas essas etapas foram realizadas por meio do “software livre” Scilab.

     A aplicação do modelo termodinâmico proposto levou à taxas das reações da ordem de 10^-24 e os valores da composição apresentaram erros menores que 3%, quando comparados com os fornecidos pelo software Chemkin, específico para o cálculo de equilíbrio químico. A solução do modelo do reator forneceu o perfil dos reagentes e do hidrogênio permeado.

     O modelo termodinâmico utilizado representa adequadamente as composições no equilíbrio químico. O modelo do reator com membrana proposto representa adequadamente um típico reator em condições de laboratório, sendo importante subsídio na construção da unidade experimental de investigação da reação de reforma a vapor do metano com reator de membrana, a qual já se encontra em andamento.