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.
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.
BiométhaneLe biométhane est un gaz riche en méthane provenant de l'épuration du biogaz issu de la méthanisation. C'est la version renouvelable non fossile du gaz naturel ; une source d'énergie qui peut en Europe contribuer à l'objectif du paquet climat-énergie et à la transition énergétique, avec moins d'émissions de gaz à effet de serre (il vaut mieux brûler le méthane que le libérer dans l'air, car c'est un puissant gaz à effet de serre), dans une perspective de troisième révolution industrielle ou de développement durable.
GazéificationLa gazéification est un processus à la frontière entre la pyrolyse et la combustion. Celui-ci permet de convertir des matières carbonées ou organiques en un gaz de synthèse combustible (souvent appelé « syngas » ou « syngaz »), composé majoritairement de monoxyde de carbone (CO) et de dihydrogène (H2), contrairement à la combustion dont les produits majoritaires sont le dioxyde de carbone () et l'eau (H2O).
Conversion d'électricité en gazLa conversion d'électricité en gaz (, P2G ou PtG) est un procédé de transformation de l’énergie électrique en énergie chimique. La principale application de ce procédé est la valorisation de l'électricité excédentaire (quand la production dépasse la demande ou les capacités de flexibilité du système électrique) sous une forme stockable à moyen et long terme. La conversion repose sur l'électrolyse d'eau par de l'électricité pour produire du dihydrogène, ou sur la réaction de méthanation pour produire du méthane (parfois dit Hithane) via la réaction de Sabatier avec le dioxyde de carbone.
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.
Torche à plasma (recyclage)Plasma gasification is an extreme thermal process using plasma which converts organic matter into a syngas (synthesis gas) which is primarily made up of hydrogen and carbon monoxide. A plasma torch powered by an electric arc is used to ionize gas and catalyze organic matter into syngas, with slag remaining as a byproduct. It is used commercially as a form of waste treatment, and has been tested for the gasification of refuse-derived fuel, biomass, industrial waste, hazardous waste, and solid hydrocarbons, such as coal, oil sands, petcoke and oil shale.
Hybrid sulfur cycleThe hybrid sulfur cycle (HyS) is a two-step water-splitting process intended to be used for hydrogen production. Based on sulfur oxidation and reduction, it is classified as a hybrid thermochemical cycle because it uses an electrochemical (instead of a thermochemical) reaction for one of the two steps. The remaining thermochemical step is shared with the sulfur-iodine cycle. The Hybrid sulphur cycle (HyS)was initially proposed and developed by Westinghouse Electric Corp. in the 1970s, so it is also known as the "Westinghouse" cycle.
Copper–chlorine cycleThe copper–chlorine cycle (Cu–Cl cycle) is a four-step thermochemical cycle for the production of hydrogen. The Cu–Cl cycle is a hybrid process that employs both thermochemical and electrolysis steps. It has a maximum temperature requirement of about 530 degrees Celsius. The Cu–Cl cycle involves four chemical reactions for water splitting, whose net reaction decomposes water into hydrogen and oxygen. All other chemicals are recycled.
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.
