Ciclo do óxido de ferro - Iron oxide cycle
O ciclo do óxido de ferro (Fe 3 O 4 / FeO) é o ciclo termoquímico original de duas etapas proposto para uso na produção de hidrogênio . Baseia-se na redução e subsequente oxidação dos íons de ferro , principalmente na redução e oxidação entre Fe 3+ e Fe 2+ . As ferritas , ou óxido de ferro, começam na forma de espinélio e, dependendo das condições de reação, os metais contaminantes e o material de suporte formam Wüstitas ou espinélios diferentes.
Descrição do processo
O processo termoquímico de divisão da água em duas etapas usa duas etapas redox . As etapas da produção de hidrogênio solar por ciclo de duas etapas à base de ferro são:
Onde M pode ser qualquer número de metais, muitas vezes o próprio Fe, Co , Ni , Mn , Zn ou suas misturas .
A etapa de redução endotérmica (1) é realizada em altas temperaturas maiores que 1400 ° C , embora o " ciclo de Hercinita " seja capaz de temperaturas tão baixas quanto 1200 ° C . A etapa de divisão de água oxidativa (2) ocorre em um ~ Temperatura de 1000 ° C que produz o material de ferrite original além do gás hidrogênio. O nível de temperatura é realizado usando o calor geotérmico do magma ou uma torre de energia solar e um conjunto de helióstatos para coletar a energia térmica solar .
Ciclo Hercinita
Como o ciclo tradicional do óxido de ferro, a hercinita é baseada na oxidação e redução dos átomos de ferro. No entanto, ao contrário do ciclo tradicional, o material de ferrita reage com um segundo óxido de metal, óxido de alumínio , em vez de simplesmente se decompor. As reações ocorrem por meio das seguintes duas reações:
A etapa de redução da reação de hercinita ocorre na temperatura ~ 200 ° C mais baixo do que o ciclo de divisão de água tradicional ( 1200 ° C ). Isso leva a perdas de radiação mais baixas, que variam conforme a temperatura até a quarta potência.
Vantagens e desvantagens
As vantagens dos ciclos de ferrite são: possuem temperaturas de redução mais baixas do que outros sistemas de 2 etapas, não são produzidos gases metálicos, alta capacidade específica de produção de H 2 , não toxicidade dos elementos usados e abundância dos elementos constituintes.
As desvantagens dos ciclos de ferrita são: redução semelhante e temperatura de fusão das espinelas (exceto para o ciclo de hercinita, pois os aluminatos têm temperaturas de fusão muito altas) e taxas lentas de reação de oxidação ou divisão da água .
Veja também
- Ciclo de óxido de cério (IV) óxido de cério (III)
- Ciclo cobre-cloro
- Ciclo de enxofre híbrido
- Hydrosol-2
- Ciclo de enxofre-iodo
- Ciclo de óxido de zinco e zinco