Цикл оксида железа

Цикл оксида железа (Fe 3O4/ FeO) - это исходный двухступенчатый термохимический цикл, предложенный для использования для производства водорода. Он основан на восстановлении и последующем окислении ионов железа, в частности, восстановлении и окислении между Fe и Fe. ферриты, или оксид железа, начинаются в форме шпинели и, в зависимости от условий реакции, легирующие металлы и материал носителя образуют либо Wüstites, либо разные шпинели..

• 1 Описание процесса
• 2 Герцинитовый цикл
• 3 Преимущества и недостатки
• 4 См. Также
• 5 Ссылки
• 6 Внешние ссылки

В термохимическом двухэтапном процессе разделения воды используются два этапа окислительно-восстановительного потенциала. Этапы производства солнечного водорода с помощью двухступенчатого цикла на основе железа:

$\{M\; II\; Fe\; 2\; III\; O\; 4\; ⟶\; M\; II\; O\; +\; 2\; Fe\; II\; O\; +\; 1\; 2\; O\; 2\; (Восстановление)\; M\; II\; O\; +\; 2\; Fe\; II\; O\; +\; H\; 2\; O\; ⟶\; M\; II\; Fe\; 2\; III\; O\; 4\; +\; H\; 2\; (окисление)\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{cases\}\; \{\backslash \; ce\; \{M\; ^\; \{II\}\; Fe2\; ^\; \{III\}\; O4\; ->M\; ^\; \{II\}\; O\; +\; 2Fe\; ^\; \{II\}\; O\; +\; 1\; /\; 2O2\}\}\; \{\backslash \; ce\; \{(Восстановление)\}\}\; \backslash \backslash \; \{\backslash \; ce\; \{M\; ^\; \{II\}\; O\; +\; 2Fe\; ^\; \{II\}\; O\; +\; H2O\; ->M\; ^\; \{\; II\}\; Fe2\; ^\; \{III\}\; O4\; +\; H2\}\}\; \{\backslash \; ce\; \{(Окисление)\}\}\; \backslash \; end\; \{cases\}\}\}$

Где M может быть любым числом металлов, часто самим Fe, Co, Ni, Mn, Zn или их смесями.

Этап эндотермического восстановления ( 1) осуществляется при высоких температурах, превышающих 1400 ° C, хотя «Герцинит цикл» может работать при температурах до 1200 ° C. Этап настройки (2) происходит при более низкой температуре ~ 1000 ° C, что приводит к образованию исходного ферритового материала в дополнение к газообразному водороду. Температурный уровень достигается за счет использования геотермального тепла от магмы или солнечной энергетической башни и набора гелиостатов для сбора солнечной тепловой энергии.

Как и традиционный цикл оксида железа, герцинит основан на окислении и восстановлении атомов железа. Однако в отличие от традиционного цикла ферритный материал реагирует со вторым оксидом металла, оксидом алюминия, а не просто разлагается. Реакции протекают через следующие две реакции:

$\{M\; II\; Fe\; 2\; III\; O\; 4\; +\; 3\; Al\; 2\; O\; 3\; ⟶\; M\; II\; Al\; 2\; III\; O\; 4\; +\; 2\; Fe\; II\; Al\; 2\; III\; O\; 4\; +\; 1\; 2\; O\; 2\; (\; Восстановление)\; M\; II\; Al\; 2\; III\; O\; 4\; +\; 2\; Fe\; II\; Al\; 2\; III\; O\; 4\; +\; H\; 2\; O\; ⟶\; M\; II\; Fe\; 2\; III\; O\; 4\; +\; 3\; Al\; 2\; O\; 3\; +\; H\; 2\; (окисление)\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; begin\; \{cases\; \}\; \{\backslash \; ce\; \{M\; ^\; \{II\}\; Fe2\; ^\; \{III\}\; O4\; +\; 3Al2O3\; ->M\; ^\; \{II\}\; Al2\; ^\; \{III\}\; O4\; +\; 2Fe\; ^\; \{II\}\; Al2\; ^\; \{III\}\; O4\; +\; 1\; /\; 2O2\}\}\; \{\backslash \; ce\; \{(Восстановление)\}\}\; \backslash \backslash \; \{\backslash \; ce\; \{M\; ^\; \{II\}\; Al2\; ^\; \{III\}\; O4\; +\; 2Fe\; ^\; \{II\}\; Al2\; ^\; \{III\}\; O4\; +\; H2O\; ->M\; ^\; \{II\}\; Fe2\; ^\; \{\; III\}\; O4\; +\; 3Al2O3\; +\; H2\}\}\; \{\backslash \; ce\; \{(Окисление)\}\}\; \backslash \; end\; \{cases\}\}$

Стадия восстановления герцинитовой реакции происходит при температуре на ~ 200 ° C ниже температуры традиционный цикл разделения воды ( 1200 ° С). Это приводит к меньшим потерям на излучение, которые масштабируются по температуре в четвертой степени.

Преимущества ферритовых циклов: они имеют более низкие температуры восстановления, чем другие двухступенчатые системы, не образуются металлические газы, высокая удельная H 2 производственная мощность, нетоксичность используемых элементов и обилие составляющих элементов.

Недостатками ферритных циклов являются: одинаковая температура восстановления и плавления шпинелей (за исключением герцинитового цикла, поскольку алюминаты имеют очень высокие температуры плавления) и медленные скорости окисления или расщепление воды., реакция.

• Цикл оксид церия (IV)-оксид церия (III)
• Цикл медь-хлор
• Цикл гибридной серы
• Гидрозоль-2
• Серно-йодный цикл
• Цинк цинк-оксидный цикл

• Солнечный водород из термохимических циклов на основе оксида железа