Cyklus oxidu železa - Iron oxide cycle

tento článek popisuje pouze jeden vysoce specializovaný aspekt přidruženého předmětu. Prosím pomozte vylepšit tento článek přidáním obecnějších informací. The diskusní stránka může obsahovat návrhy. (Září 2011)

Zjednodušené schéma cyklu oxidů železa

The cyklus oxidu železa (Fe₃Ó₄/ FeO) je původní dvoustupňový termochemický cyklus navrženo pro použití pro výroba vodíku.^[1]Je založen na redukci a následné oxidaci žehlička ionty, zejména redukce a oxidace mezi Fe³⁺ a Fe²⁺. The ferity, nebo oxid železa, začíná ve formě a spinel a v závislosti na reakčních podmínkách se tvoří dopující kovy a nosný materiál Wüstites nebo různé spinel.

Popis procesu

Termochemický dvoustupňový štěpení vody proces používá dva redox kroky. Kroky solární výroby vodíku dvoustupňovým cyklem na bázi železa jsou:

${ displaystyle { begin {cases} { ce {M ^ {II} Fe2 ^ {III} O4 -> M ^ {II} O + 2Fe ^ {II} O + 1 / 2O2}} & { ce { (Redukce)}} { ce {M ^ {II} O + 2Fe ^ {II} O + H2O -> M ^ {II} Fe2 ^ {III} O4 + H2}} & { ce {(Oxidace )}} end {případy}}}$

Kde M může libovolným počtem kovů, často samotným Fe, Spol, Ni, Mn, Zn nebo směsi z toho.

Krok endotermické redukce (1) se provádí při vysokých teplotách vyšších než 1400 ° C, ačkoliHercynite cyklus "je schopen teplot tak nízkých jako 1200 ° C. K kroku štěpení oxidační vody (2) dochází při nižší teplotě1000 ° C teplota, která kromě plynného vodíku produkuje původní feritový materiál. Úroveň teploty je realizována pomocí geotermálního tepla z magma^[2] nebo a solární věž a sada heliostaty sbírat solární tepelná energie.

Hercynitový cyklus

Stejně jako tradiční cyklus oxidu železa je hercynit založen na oxidaci a redukci atomů železa. Na rozdíl od tradičního cyklu však feritový materiál reaguje s druhým oxidem kovu, oxid hlinitý, spíše než se jednoduše rozkládat. Reakce probíhají prostřednictvím následujících dvou reakcí:

${ displaystyle { begin {cases} { ce {M ^ {II} Fe2 ^ {III} O4 + 3Al2O3 -> M ^ {II} Al2 ^ {III} O4 + 2Fe ^ {II} Al2 ^ {III} O4 + 1 / 2O2}} & { ce {(Reduction)}} { ce {M ^ {II} Al2 ^ {III} O4 + 2Fe ^ {II} Al2 ^ {III} O4 + H2O -> M ^ {II} Fe2 ^ {III} O4 + 3Al2O3 + H2}} & { ce {(Oxidation)}} end {cases}}}$

Krok redukce hercynitové reakce probíhá při teplotě 200 ° C nižší než tradiční cyklus štěpení vody (1200 ° C).^[3] To vede k nižším ztrátám záření, které se zvyšují jako teplota na čtvrtý výkon.

Výhody a nevýhody

Výhody feritových cyklů jsou: mají nižší redukční teploty než jiné dvoustupňové systémy, nevznikají žádné kovové plyny, vysoce specifické H₂ výrobní kapacita, netoxicita použitých prvků a množství základních prvků.

Nevýhody feritových cyklů jsou: podobná redukční a teplota tání spinelů (s výjimkou hercynitového cyklu, protože hlinitany mají velmi vysoké teploty tání) a pomalé rychlosti oxidace, nebo štěpení vody, reakce.

Viz také

• Cyklus oxidu ceričitého a oxidu ceričitého
• Cyklus měď-chlor
• Hybridní sírový cyklus
• Hydrosol-2
• Cyklus síra-jod
• Cyklus zinku a oxidu zinečnatého

Reference

externí odkazy

• Solární vodík z termochemických cyklů na bázi oxidu železa