Rikki-jodi kierto

Rikki-jodisykli (S–I-sykli) on kolmivaiheinen termokemiallinen kierto , jota käytetään vedyn tuottamiseen .

S-I-sykli koostuu kolmesta kemiallisesta reaktiosta , joiden puhdas lähtöaine on vesi ja puhtaat tuotteet ovat vety ja happi . Kaikki muut kemikaalit voidaan kierrättää. S-I-prosessi vaatii tehokkaan lämmönlähteen.

Prosessin kuvaus

H2O _ _ ½O2_ _
minä 2 Reaktio 1 SO 2 + H 2O haara
2HI haara H2SO4 _ _ _ Reaktio 2
H2_ _

Kolme vetyä tuottavaa reaktiota ovat seuraavat:

  1. I 2 + SO 2 + 2H 2 O + kuumennus 120 ° C : een → 2 HI + H 2 SO 4 - Bunsen - reaktio .
    • Sitten HI erotetaan tislaamalla tai painovoimaisella neste/neste-erottelulla.
  2. 2 H 2 SO 4 + lämmitys 830 ° C:seen → 2 SO 2 + 2 H 2 O + O 2 .
    • Vesi, SO 2 ja jäännös H 2 SO 4 on erotettava hapesta kondensoimalla.
  3. 2 HI + kuumennus 450 °C:seen → I 2 + H 2 .
    • Jodi ja siihen liittyvä vesi tai SO 2 erotetaan kondensaatiolla , jolloin vety jää kaasuksi.
Puhdas reaktio: 2 H 2 O → 2 H 2 + O 2

Rikki- ja jodiyhdisteet otetaan talteen ja käytetään uudelleen, joten prosessi nähdään syklinä. Tämä S-I-prosessi on kemiallinen lämpökone . Lämpö siirtyy kiertoon korkean lämpötilan endotermisissä kemiallisissa reaktioissa 2 ja 3 ja poistuu kierrosta matalan lämpötilan eksotermisessä reaktiossa 1. Kiertoon tulevan ja sieltä poistuvan lämmön välinen ero poistuu kierrosta tuotetun vedyn palamislämmönä .

Ominaisuudet

Edut:

Virheet:

Tutkimus

S-I-sykli keksittiin General Atomicsissa 1970-luvulla [1] . Japan Atomic Energy Agency (JAEA) on tehnyt onnistuneita kokeita S-I-syklillä korkean lämpötilan testireaktorissa [2] [3] [4] [5] , joka käynnistettiin vuonna 1998, JAEA aikoo käyttää uuden sukupolven IV ydinvoimaa . -lämpötilareaktorit vedyn tuotantoon teollisessa mittakaavassa. Suunnitelmissa on testata suuremman mittakaavan automatisoituja vedyn tuotantojärjestelmiä. International Nuclear Energy Research Initiative (INERI) -sopimuksen mukaisesti ranskalainen CEA , General Atomics ja Sandia National Laboratories kehittävät yhdessä rikki-jodiprosessia. Lisätutkimuksia tehdään Idahon kansallisessa laboratoriossa Kanadassa, Koreassa ja Italiassa.

Materiaalivaatimukset

S-I-sykli sisältää toiminnot aggressiivisilla kemikaaleilla jopa 1000 °C:n lämpötiloissa. Riittävän korroosionkestävyyden omaavien materiaalien valinta on avain tämän prosessin taloudellisen kannattavuuden kannalta. Suositeltuja materiaaleja ovat seuraavat luokat: tulenkestävät metallit, reaktiiviset metallit, superseokset , keramiikka, polymeerit ja pinnoitteet [6] [7] . Joitakin ehdotettuja materiaaleja ovat tantaali- ja niobiumseokset, jalometallit, korkeapiipitoiset teräkset, useat nikkelipohjaiset superseokset , mulliitti , piikarbidi (SiC), lasi, piinitridi (Si 3 N 4 ) ja muut. Viimeaikaiset tutkimukset laajamittaisesta prototyyppien valmistuksesta osoittavat, että uudet tantaalipintatekniikat voivat olla teknisesti ja taloudellisesti kannattava tapa luoda laajamittaisia ​​laitteistoja [8] .

Vetytalous

Rikki-jodi-kiertoa on ehdotettu keinoksi toimittaa vetyä vetytaloudelle . Se ei vaadi hiilivetyjä , kuten nykyiset höyryreformointimenetelmät , mutta vaatii lämpöä polttoaineen palamisesta, ydinreaktioista tai aurinkoenergiasta.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. Besenbruch, G. 1982. Yleistä Atomic rikkijodin termokemiallinen vedenjakoprosessi. Proceedings of the American Chemical Society, Div. Lemmikki. Chem., 27(1):48-53.
  2. HTTR High Temperature Engineering Test Reactor . Httr.jaea.go.jp. Haettu: 23.1.2014.
  3. https://smr.inl.gov/Document.ashx?path=DOCS%2FGCR-Int%2FNHDDELDER.pdf  (linkki ei saatavilla) . Ydinenergian edistyminen Ydinlämpö vedyn tuotantoon: Erittäin korkean/korkean lämpötilan reaktorin kytkeminen vedyn tuotantolaitokseen. 2009
  4. Tilaraportti 101 - Kaasuturbiinin korkean lämpötilan reaktori (GTHTR300C)
  5. JAEA:N VHTR VETY- JA SÄHKÖTUOTTOON : GTHTR300C (linkki ei ole käytettävissä) . Haettu 10. kesäkuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 10. elokuuta 2017. 
  6. Paul Pickard, rikki-jodin lämpökemiallinen sykli 2005 DOE:n vetyohjelman tarkistus
  7. Wonga, B. (2007). "Rakennusmateriaalien kehittäminen rikki-jodi-termokemiallisessa vedenjakoprosessissa vedyn tuotantoon". International Journal of Hydrogen Energy . 32 (4): 497-504. DOI : 10.1016/j.ijhydene.2006.06.058 .
  8. T. Drake, B.E. Russ, L. Brown, G. Besenbruch, "Tantalum Applications For Use In Scale Sulphur-Iodine Experiments", AIChE 2007 syksyn vuosikokous, 566a. (linkki ei saatavilla) . Haettu 10. kesäkuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 24. heinäkuuta 2011. 

Lähteet

Ulkoiset linkit