Ciclo zolfo-iodio
# Ciclo zolfo-iodio

Il ciclo zolfo-iodio (ciclo S-I) riguarda una serie di processi termochimici utilizzati per la produzione di idrogeno.

Il ciclo S-I consiste di tre reazioni chimiche nelle quali il reagente principale è l'acqua e i prodotti finali sono l'idrogeno e l'ossigeno. Gli altri agenti chimici vengono riciclati. Il processo S-I richiede una efficiente fonte di calore.

## Descrizione del processo

Le tre reazioni che producono idrogeno sono le seguenti:

* $I_2$ + $SO_2$ + 2 $H_2O$ → 2 HI + $H_2SO_4$ (120 °C)
   * L'HI viene poi separato per distillazione. Notare che $H_2SO_4$ concentrato può reagire con HI, risultando in $I_2,$ $SO_2$ e $H_2O$ (reazione inversa). Molti processi chimici sono reazioni reversibili, come la produzione di ammoniaca da $N_2$ e $H_2,$ rimuovere il prodotto sposta l'equilibrio della reazione a destra. Questa reazione è talvolta conosciuta come reazione di Bunsen.
* $H_2SO_4$ → $SO_2$ + $H_2O$ + $½O_2$ (830 °C)
   * L'acqua, $l'SO_2$ e il residuo $H_2SO_4$ devono essere separati dall'ossigeno per condensazione.
* 2 HI → $I_2$ + $H_2$ (450 °C)
   * Lo iodio e l'acqua o il biossido di zolfo $(SO_2)$ sono separate per condensazione, e come prodotto rimane l'idrogeno gassoso.

    Reazione netta: $H_2O$ → $H_2$ + $½O_2$

I composti dello zolfo e dello iodio sono recuperati e riutilizzati, da cui la concezione del processo come un ciclo. Tale ciclo è un motore chimico a calore. Il calore entra nel ciclo nelle reazioni chimiche 2 e 3 (ad alte temperature e endoenergetiche) ed esce dal ciclo nella reazione 1 (a bassa temperatura ed esoenergetica). La differenza tra calore entrante e uscente dal ciclo esce dal ciclo sotto la forma del calore di combustione dell'idrogeno prodotto.

## Ricerca

Il ciclo S-I fu elaborato negli anni settanta alla General Atomics. L'Agenzia Giapponese per l'Energia Nucleare (JAEA) ha condotto con successo esperimenti con il ciclo S-I con l'intento di usare i reattori nucleari di IV generazione ad alte temperature per produrre idrogeno. I piani sono stati elaborati per testare sistemi automatizzati su larga scala per la produzione di idrogeno (Nuclear Hydrogen, o NuH2). Con il benestare di un'Iniziativa Internazionale di Ricerca sull'Energia Atomica (INERI), la CEA francese, la General Atomics e la Sandia National Laboratories stanno sviluppando congiuntamente il ciclo zolfo-iodio. Ulteriori ricerche si stanno svolgendo nell'Idaho National Laboratory, INL e l'Argonne National Laboratory, ANL in USA, in Canada, Corea ed Italia.

## Economia ad idrogeno

Il ciclo zolfo-iodio è stato proposto come un modo per produrre idrogeno per un'economia basata sull'idrogeno stesso. Con un'efficienza approssimabile al 50% è più efficiente dell'elettrolisi, e non richiede idrocarburi come gli attuali metodi di steam reforming ma richiede calore dalla combustione, reazioni nucleari, o concentratori di calore solare. Sono necessarie considerevoli ulteriori ricerche prima che il ciclo zolfo-iodio possa divenire una via praticabile per l'idrogeno. I primi reattori di IV generazione sono infatti attesi per il 2030 circa..

