El cicle sofre-iode (cicle S-I) és un cicle termoquímic de tres etapes utilitzat per produir hidrogen. miniatura|191x191px|Diagrama que mostra la producció d'hidrogen sense carboni a partir de l'aigua mitjançant el procés termoquímic sofre-iode. El cicle S–I consta de tres reaccions químiques el reactiu net de les quals és aigua i els productes nets de les quals són l'hidrogen i l'oxigen. Tots els altres productes químics es reciclen. El procés S–I requereix una font eficient de calor.
Descripció del procés Les tres reaccions combinades per produir hidrogen són les següents:
2H2SO4 + calor → 2SO2 + 2H2O + O2 () H2O½ O 2↓↑I2→Reacció 1←SO2 + H2O←Separat↑↓↑2 HI←Separat→H2SO4→Reacció 2↓H2
A continuació, l'HI es separa per destil·lació o separació gravitica líquid/líquid.
I2 + SO2 + 2H2O - calor → 2HI + H2SO4 () (reacció de Bunsen)
L'aigua, el SO2 i l'H2SO4 residual s'han de separar del subproducte d'oxigen per condensació.
2HI + calor → I2 + H2 ()
El iode i qualsevol aigua que l'acompanyi o SO2 es separen per condensació, i el producte d'hidrogen roman com a gas.
Reacció neta: 2H2O → 2H2 + O2
Els compostos de sofre i iode són recuperats i reutilitzats, d'aquí la consideració del procés com un cicle. Aquest procés S–I és un motor tèrmic químic. La calor entra al cicle en les reaccions químiques endotèrmiques d'alta temperatura 2 i 3, i la calor surt del cicle en la reacció exotèrmica a baixa temperatura 1. La diferència entre la calor que entra i la que surt del cicle surt del cicle en forma de calor de combustió de l'hidrogen produït.
Característiques Avantatges Tot procés de fluids (líquids, gasos), per tant, molt adequat per a la producció contínua Alta eficiència tèrmica prevista (al voltant del 50%) Sistema totalment tancat sense subproductes ni efluents (a més d'hidrogen i oxigen) Apte per a l'aplicació amb fonts de calor solar, nuclear i híbrida (per exemple, solar fòssil) - si es poden aconseguir temperatures prou altes Més desenvolupats que els processos termoquímics competidors Escalable des d'una escala relativament petita fins a grans aplicacions No calen catalitzadors o additius cars o tòxics Més eficient que l'electròlisi de l'aigua (~70-80% d'eficiència) utilitzant electricitat derivada d'una central tèrmica (~30-60% d'eficiència) combinant-se amb ~21-48% d'eficiència Calor residual apta per a la calefacció urbana si es desitja cogeneració
Desavantatges Calen temperatures molt elevades (almenys ) – impossible o difícil d'aconseguir amb reactors d'aigua a pressió actuals o energia solar concentrada Reactius corrosius utilitzats com a intermediaris (iode, diòxid de sofre, àcid hidròdic, àcid sulfúric); per tant, els materials avançats necessaris per a la construcció d'aparells de procés Cal un desenvolupament posterior significatiu per ser factible a gran escala A l'interval de temperatura proposat, les centrals tèrmiques avançades poden aconseguir eficiències (producció elèctrica per entrada de calor) superiors al 50%, negant una mica l'avantatge d'eficiència. En cas de fuites, s'alliberen substàncies corrosives i una mica tòxiques al medi ambient, entre elles iode volàtil i àcid iòdic. Si s'ha d'utilitzar l'hidrogen per a la calor del procés, les altes temperatures necessàries fan que els beneficis en comparació amb la utilització directa de la calor siguin qüestionables No es poden utilitzar fonts d'energia tèrmica no tèrmiques o de baix grau, com ara l'energia hidràulica, l'energia eòlica o l'energia geotèrmica més disponible actualment.
Referències
Categoria:Hidrogen