Ciclul sulf-iod

Ciclul sulf-iod (ciclul SI) se referă la o serie de procese termochimice utilizate pentru producerea hidrogenului .

Ciclul SI constă din trei reacții chimice în care principalul reactant este apa, iar produsele finale sunt hidrogenul și oxigenul . Celelalte substanțe chimice sunt reciclate. Procesul SI necesită o sursă eficientă de căldură.

Descrierea procesului

Cele trei reacții care produc hidrogen sunt următoarele:

I ₂ + SO ₂ + 2 H ₂ O → 2 HI + H ₂ SO ₄ (120 ° C)
- HI este apoi separat prin distilare . Rețineți că concentrată H ₂ SO ₄ poate reacționa cu HI, rezultând I _2, SO ₂ și H ₂ O (reacție inversă). Multe procese chimice sunt reacții reversibile , cum ar fi producerea de amoniac din N ₂ și H ₂ , eliminarea produsului mutând echilibrul reacției spre dreapta. Această reacție este uneori cunoscută sub numele de reacția Bunsen .
H ₂ SO ₄ → SO ₂ + H ₂ O + ½ O ₂ (830 ° C)
- Apa, SO ₂ și reziduul H ₂ SO ₄ trebuie separate de oxigen prin condensare.
2 HI → I ₂ + H ₂ (450 ° C)
- Iodul și bioxidului de apă sau de sulf _(SO2) formate sunt separate prin condensare , iar resturile de hidrogen gazos ca produs.

Reacție net: H ₂ O → H ₂ + ½O ₂

Compușii de sulf și iod sunt recuperați și reutilizați, de unde concepția procesului ca un ciclu. Acest ciclu este un motor termic chimic. Căldura intră în ciclu în reacțiile chimice 2 și 3 (la temperaturi ridicate și endoenergie ) și iese din ciclu în reacția 1 (la temperatură scăzută și exoenergie ). Diferența dintre căldura care intră și iese din ciclu iese din ciclu sub forma căldurii de ardere a hidrogenului produs.

Cercetare

Ciclul SI a fost dezvoltat în anii 1970 la General Atomics . Agenția Japoneză pentru Energie Nucleară (JAEA) a efectuat cu succes experimente cu ciclul SI cu intenția de a utiliza reactoare nucleare de generația a 4-a la temperaturi ridicate pentru a produce hidrogen. Au fost dezvoltate planuri pentru testarea sistemelor automate la scară largă pentru producerea hidrogenului (hidrogen nuclear sau NuH2). Cu sprijinul unei inițiative internaționale de cercetare a energiei atomice (INERI), laboratoarele naționale franceze CEA , General Atomics și Sandia dezvoltă împreună ciclul sulf-iod. Cercetări suplimentare au loc la Laboratorul Național Idaho , INL și Laboratorul Național Argonne , ANL din SUA, Canada , Coreea și Italia .

Economia hidrogenului

Ciclul sulf-iod a fost propus ca o modalitate de a produce hidrogen pentru o economie bazată pe hidrogen. Cu o eficiență de aproximativ 50%, este mai eficient decât electroliza și nu necesită hidrocarburi, cum ar fi metodele actuale de reformare a aburului , ci necesită căldură din combustie, reacții nucleare sau concentratoare solare de căldură. Sunt necesare cercetări suplimentare considerabile înainte ca ciclul sulf-iod să devină o cale viabilă pentru hidrogen. Reactoarele IV de prima generație sunt de fapt așteptate pentru aproximativ 2030 . ^{[ fără sursă ]} .

Bibliografie

Paul M. Mathias și Lloyd C. Brown „Termodinamica ciclului sulf-iod pentru producerea termochimică de hidrogen”, prezentată la cea de-a 68-a reuniune anuală a Societății inginerilor chimici, Japonia, 23 martie 2003. (PDF) .
Atsuhiko TERADA; Jin IWATSUKI, Shuichi ISHIKURA, Hiroki NOGUCHI, Shinji KUBO, Hiroyuki OKUDA, Seiji KASAHARA, Nobuyuki TANAKA, Hiroyuki OTA, Kaoru ONUKI și Ryutaro HINO, "Dezvoltarea tehnologiei de producere a hidrogenului prin divizarea termică a apei și planul de testare științifică a procesului IS" Tehnologie, Vol. 44, Nr. 3, p.477-482 (2007). (PDF) .
Barbarossa, Caputo et alii , „Dezvoltarea proceselor de producere a hidrogenului din apă prin cicluri termochimice alimentate cu energie solară” (PDF) . ENEA, ENERGIE, MEDIU ȘI INOVAȚIE Secțiunea 2/2009