Водородное топливо. Производство, хранение, использование

Чистая реакция: 2H2O ? 2H2+ O2

Серная кислота разлагается при температуре до 830°C, высвобождая кислород и возвращая в оборот диоксид серы. Йодид водорода разлагается при температуре от 350 до 450°C, высвобождая водород и возвращая в оборот йод. Конечный результат реакции – разложение воды на водород и кислород. На входе процесса требуются только вода и высокотемпературная тепловая энергия, а на выходе образуются водород, кислород и низкотемпературная тепловая энергия.

Соединения серы (https://ru.

wikipedia.org/wiki/Сера) и йода (https://ru.wikipedia.org/wiki/Иод) восстанавливаются и повторно используются, поэтому процесс рассматривается как цикл. Этот процесс IS представляет собой химический тепловой двигатель (https://ru.wikipedia.org/wiki/Тепловой_двигатель). Тепло входит в цикл в высокотемпературных эндотермических (https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title%3dЭндотермический_процесс%26action%3dedit%26redlink%3d1) химических реакциях 2 и 3, а выходит из цикла в низкотемпературной экзотермической (https://ru. wikipedia.org/wiki/Экзотермический_процесс) реакции 1.

Преимущества цикла:

–все вещества (жидкости, газы) повторно используются, поэтому хорошо подходят для непрерывной работы;

–высокий коэффициент использования тепла (около 50%);

–подходит для использования с солнечными, ядерными и гибридными источниками тепла;

–технически более отработанный процесс, чем конкурирующие термохимические процессы.

Недостатки:

–требуются очень высокие температуры (минимум 850°C);

–коррозионные реагенты, используемые в качестве посредников (йод, диоксид серы, иодоводородная кислота, серная кислота); следовательно, для изготовления технологического оборудования необходимы коррозионностойкие материалы.

Испытательные установки лабораторного масштаба для цикла IS с низким давлением успешно демонстрировались в Японском институте атомной энергии. Подготовку к лабораторным испытаниям при прототипных условиях по давлению и температуре в настоящее время совместно проводят GA, SNL и CEA-Saclay, рис.

2.17.

Рис.2.17. Схема термохимического процесса разделения воды «йод – сера»

Цикл IS требует высоких температур, но предлагает высокую эффективность преобразования тепловой энергии в водород). Главное преимущество состоит в том, что масштаб химических реакций определяется объемом, а не площадью электродов, как это имеет место при электролизе.