Para las reacciones químicas , el ciclo del óxido de hierro (Fe 3 O 4 /FeO) es el ciclo termoquímico original de dos pasos propuesto para su uso en la producción de hidrógeno . [1] Se basa en la reducción y posterior oxidación de iones de hierro , en particular la reducción y oxidación entre Fe 3+ y Fe 2+ . Las ferritas , u óxido de hierro, comienzan en forma de espinela y, dependiendo de las condiciones de reacción, los metales dopantes y el material de soporte, forman Wüstitas o diferentes espinelas.
El proceso termoquímico de división del agua en dos etapas utiliza dos pasos redox . Los pasos de la producción de hidrógeno solar mediante un ciclo de dos etapas basado en hierro son:
Donde M puede ser cualquier número de metales, a menudo el propio Fe, Co , Ni , Mn , Zn o mezclas de ellos.
La etapa de reducción endotérmica (1) se lleva a cabo a temperaturas elevadas superiores a1400 °C , aunque el " ciclo hercinita " es capaz de alcanzar temperaturas tan bajas como1200 °C . La etapa de división oxidativa del agua (2) ocurre a una temperatura más baja.Temperatura de 1000 °C que produce el material de ferrita original además de gas hidrógeno. El nivel de temperatura se logra utilizando calor geotérmico del magma [2] o una torre de energía solar y un conjunto de helióstatos para recolectar la energía solar térmica .
Al igual que el ciclo tradicional del óxido de hierro, la hercinita se basa en la oxidación y reducción de átomos de hierro. Sin embargo, a diferencia del ciclo tradicional, el material de ferrita reacciona con un segundo óxido metálico, el óxido de aluminio , en lugar de simplemente descomponerse. Las reacciones se producen a través de las dos reacciones siguientes:
La etapa de reducción de la reacción de la hercinita tiene lugar a temperatura ~200 °C menos que el ciclo tradicional de división de agua (1200 °C ). [3] Esto produce menores pérdidas de radiación, que se escalan como temperatura elevada a la cuarta potencia.
Las ventajas de los ciclos de ferrita son: tienen temperaturas de reducción más bajas que otros sistemas de 2 pasos, no se producen gases metálicos, alta capacidad de producción específica de H 2 , no toxicidad de los elementos utilizados y abundancia de los elementos constituyentes.
Las desventajas de los ciclos de ferrita son: temperaturas de reducción y fusión similares de las espinelas (excepto el ciclo de la hercinita, ya que los aluminatos tienen temperaturas de fusión muy altas) y velocidades lentas de la reacción de oxidación o división del agua .
