Thermochemical cycleThermochemical cycles combine solely heat sources (thermo) with chemical reactions to split water into its hydrogen and oxygen components. The term cycle is used because aside of water, hydrogen and oxygen, the chemical compounds used in these processes are continuously recycled. If work is partially used as an input, the resulting thermochemical cycle is defined as a hybrid one. This concept was first postulated by Funk and Reinstrom (1966) as a maximally efficient way to produce fuels (e.g.
Solar fuelA solar fuel is a synthetic chemical fuel produced from solar energy. Solar fuels can be produced through photochemical (i.e. activation of certain chemical reactions by photons), photobiological (i.e., artificial photosynthesis), and electrochemical reactions (i.e. using the electricity from solar panels to drive a chemical reaction). Solar fuels can also be produced by thermochemical reactions (i.e., through the use of solar heat supplied by concentrated solar thermal energy to drive a chemical reaction).
Craquage de l'eauLe craquage de l'eau est un processus aboutissant à la dissociation de l'hydrogène et de l'oxygène de l'eau, atomes composant la molécule d'eau , par thermolyse, électrolyse ou radiolyse. La réaction thermochimique commence à haute température (entre ) pour devenir complète vers . Le bilan de la décomposition d'une molécule d'eau ci-après : H2O → H2 + O2 s'établit comme suit, pour une mole d'eau : comme la molécule d'eau H2O est constituée de deux liaisons O-H dont chacune a une énergie molaire de , leur rupture absorbe ; la recomposition des molécules de dihydrogène gazeux produit un apport d'énergie : 2 H → H2 + ; la recomposition du dioxygène libère quant à elle : 2 O → O2 + , soit par mole d'eau initiale.
Centrale solaire thermodynamiqueUne centrale solaire thermodynamique (ou centrale solaire thermique à concentration ou encore héliothermodynamique), en anglais CSP (pour concentrated solar power) est un site industriel qui concentre les rayons du Soleil à l'aide de miroirs afin de chauffer un fluide caloporteur, lequel sert en général à produire de l'électricité. Ce type de centrale permet, en stockant ce fluide dans un réservoir, de prolonger le fonctionnement de la centrale plusieurs heures au-delà du coucher du Soleil.
Énergie solaireLénergie solaire est la fraction de l'énergie électromagnétique provenant du Soleil, traversant l’atmosphère qui en absorbe une partie, et parvenant à la surface de la Terre. L'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau, du vent et de la photosynthèse réalisée par le règne végétal, dont dépend le règne animal via les chaînes alimentaires. Le Soleil est à l'origine de la plupart des énergies sur Terre, à l'exception de l'énergie nucléaire et de la géothermie profonde.
Production d'hydrogèneLa production d'hydrogène, ou plus exactement de dihydrogène, est en grande majorité réalisée par extraction chimique depuis des combustibles fossiles, principalement du méthane, du charbon et de coupes pétrolières. La production de dihydrogène par cette voie présente l'avantage d'un coût compétitif, mais l'inconvénient d'être à l'origine d'émissions de non biogénique, qui dépassent généralement dix kilogrammes de par kilogramme d'hydrogène produit.
Électrolyse à haute températureL'électrolyse à haute température (HTE, de l'anglais High-temperature electrolysis), ou électrolyse en phase vapeur, est une méthode étudiée pour la production d'hydrogène à partir de l'eau avec l'oxygène comme produit secondaire.
Cycle Fe3O4/FeOvignette|Schéma simplifié du cycle de l'oxyde de fer Le cycle /FeO est un procédé thermochimique de production d'hydrogène par craquage de l'eau faisant intervenir l'oxyde de fer(II,III) et l'oxyde de fer(II) FeO qui sépare l'oxygène et l'hydrogène de l'eau de manière séquentielle à travers deux systèmes rédox, dont les équations générales s'écrivent : 2 MO· ⟶ 2 MO + 4 FeO + ↑ ; MO + 2 FeO + ⟶ MO· + ↑. où M peut être n'importe quel métal, souvent Fe lui-même, Co, Ni, Mn, Zn ou des alliages des précédents.
Cycle ZnO/ZnLe cycle ZnO/Zn, parfois également écrit cycle Zn/ZnO, est un procédé thermochimique de production d'hydrogène par craquage de l'eau faisant intervenir l'oxyde de zinc ZnO et le zinc élémentaire Zn qui sépare l'oxygène et l'hydrogène de l'eau de manière séquentielle à travers deux systèmes rédox : 2 ZnO ⟶ 2 Zn + ↑ ; Zn + ⟶ ZnO + ↑. La première des deux réactions est une thermolyse endothermique à une température de dans une tour solaire ou un héliostat concentrant la lumière du soleil ; la seconde réaction est une hydrolyse exothermique à une température d'environ dans un réacteur à catalyse hétérogène.
Cycle soufre-iodeLe cycle iode-soufre (cycle IS ou S-I en anglais) est une série de processus thermochimiques utilisée pour la production d'hydrogène. Il consiste en trois réactions chimiques dont le réactif net est l'eau et dont les produits nets sont de l'hydrogène et de l'oxygène. I2 + SO2 + 2 H2O → 2 HI + H2SO4 () (Réaction 1) 2 H2SO4 → 2 SO2 + 2 H2O + O2 () (Réaction 2) 2 HI → I2 + H2 () (Réaction 3) Le soufre et l'iode sont récupérés et réutilisés, ce qui fait que le procédé global peut être considéré comme un cycle.
