Vas-oxid-ciklus forrásának megtekintése

A '''vas-oxid-ciklus''' (Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>/FeO) egy vízbontással [[hidrogén]]t előállító kétlépéses termokémiai körfolyamat.<ref>{{Cite web |url=http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review06/pd_10_weimer.pdf |title=Project PD10 |accessdate=2017-10-13 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20090205122514/http://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/review06/pd_10_weimer.pdf |archivedate=2009-02-05 }}</ref> A [[vas]]ionok azon tulajdonságán alapul, hogy a Fe<sup>3+</sup> és a Fe<sup>2+</sup> ionok [[Redoxireakció|redoxi]] rendszert alkotnak, részlegesen képesek egymást redukálni/oxidálni a körülményektől függően, a két forma oda- és visszaalakulásra képes.
== A folyamat leírása ==
A kétlépéses vízbontási folyamat két redoxireakcióból áll:
(1) M(II)Fe<sub>2</sub>(III)O<sub>4</sub> → M(II)O + 2Fe(II)O + ½O<sub>2</sub> (redukció)
(2) M(II)O + 2Fe(II)O + H<sub>2</sub>O → M(II)Fe<sub>2</sub>(III)O<sub>4</sub> + H<sub>2</sub> (oxidáció)
Ahol M lehet bármely fém a [[spinellcsoport]] tagjai közül – akár a [[vas]] maga is – de például [[kobalt]], [[nikkel]], [[mangán]] vagy [[cink]] vagy ezek keveréke is lehet. Az (1) lépésben endoterm redukció történik {{szám|1400|C}} fölötti hőmérsékleten, a fém–vas-oxid komplex bontásakor oxigén szabadul fel. Ehhez kapcsolódóan megjegyzendő, hogy a [[hercinit]] ciklus még {{szám|1200|C}} alatt is működőképes. A (2) oxidatív vízbontó lépés alacsonyabb, {{szám|1000|C}} körüli hőmérsékleten történik, itt fejlődik a [[hidrogén]]gáz. A hőmérséklet biztosításához szükséges hőenergia származhat geotermikus (magma) hőforrásból,<ref>[http://energy.hawaii.gov/wp-content/uploads/2011/10/Analysis_of_Geothermally_Produced_Hydrogen_BigIsland.pdf Sentech 2008-Analysis of geothermally produced hydrogen on the big island of Hawaii]</ref> vagy fókuszált napenergia-gyűjtő rendszerből.
== Hercinit ciklus ==
A hagyományos vas-oxid-ciklushoz hasonlóan ebben az esetben is vas (II) és vas (III) ionok vesznek részt a redoxi folyamatokban, Ebben az esetben viszont a komplexképző fém alumínium, így a komplexbontó lépés egyszerűbb körülmények közt is végbemegy. Ekkor a folyamatok reakcióegyenletei:
(1) M(II)Fe<sub>2</sub>(III)O<sub>4</sub> + 3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> → M(II)Al<sub>2</sub>(III)O<sub>4</sub> + 2Fe(II)Al<sub>2</sub>(III)O<sub>4</sub> + ½O<sub>2</sub> (redukció)
(2) M(II)Al<sub>2</sub>(III)O<sub>4</sub> + 2Fe(II)Al<sub>2</sub>(III)O<sub>4</sub> + H<sub>2</sub>O → M(II)Fe<sub>2</sub>(III)O<sub>4</sub> + 3Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + H<sub>2</sub> (oxidáció)
A redukciós lépésben a [[hercinit]] miatt a hőmérséklet mintegy ~ 200 <sup>o</sup>C-kal alacsonyabb lehet mint a hagyományos vas-oxid-ciklusban, így alacsonyabbak a sugárzási veszteségek.
== Előnyök és hátrányok ==
A vas-oxid-ciklus előnyei: a vas-oxid-ciklus redukciós hőmérséklete alacsonyabb más kétlépéses folyamatéhoz képest, nincsenek illékony fémek jelen, magas hidrogéntermelő képesség, a folyamatokban szereplő fémek nem mérgezőek.
A vas-oxid-ciklus hátrányai: a redukció hőmérséklete közel van a fémkomplex (spinell) olvadáspontjához (kivéve a Hercinit ciklust, ahol ez az alumínium-oxid miatt rendkívül magas), a szilárd-gáz fázishatáron játszódó reakciók lassúak.
== Jegyzetek ==
{{Jegyzetek}}
== Fordítás ==
{{fordítás|en|Iron oxide cycle|oldid=610928322}}
== További információk ==
* [https://web.archive.org/web/20090120174347/http://solar.web.psi.ch/data/closedProjects/ Solar hydrogen from iron oxide based thermochemical cycles]
== Kapcsolódó szócikkek ==
* [[Réz-klór ciklus]]
* [[Cérium(IV)-cérium(III) ciklus]]
* [[Kén-jód ciklus]]
* [[Hibrid kénciklus]]
{{Portál|Kémia}}
[[Kategória:Kémiai reakciók]]