Das Solzinc-Verfahren ist ein von der Europäischen Union gefördertes thermochemisches Verfahren zur Wasserstoffherstellung aus Wasser mittels Zink und Solarenergie.[1] Ziel ist die Speicherung von Sonnenenergie in Form von metallischem Zink. Das Verfahren wurde im Labor für Solartechnik am Schweizer Paul Scherrer Institut (PSI) an der ETH Zürich entwickelt.
Verfahrensschritte
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Das Verfahren besteht im Wesentlichen aus zwei Schritten. Im ersten Schritt wird Zinkoxid thermisch durch Sonnenenergie (beispielsweise Solarturmkraftwerke) in Zink und Sauerstoff gespalten:
Um die für die Herstellung des metallischen Zinks notwendige Temperatur zu senken, kann man gegebenenfalls bis zu 15 % der stöchiometrischen Menge Kohlenstoff als Reduktionsmittel zugeben gemäß:
Die Reaktionstemperatur sinkt dabei von über 1800 °C auf ca. 1200 °C.[2]
Im zweiten Schritt wird das so gewonnene Zink mit Wasser zu Zinkoxid und Wasserstoff umgesetzt:
Diese Reaktion ist exotherm und läuft bei rund 350 °C ab.[1]
Der Wirkungsgrad des Verfahrens betrug 2005 in der Pilotanlage am Weizmann Institute of Science 30 %, es wird aber durch Verfahrensoptimierungen ein Wirkungsgrad von 60 % erwartet.[3] Der entstehende Wasserstoff wird durch Verbrennung zur Energiegewinnung verwendet. Das Zink kann alternativ auch in Zink-Sauerstoff-Brennstoffzellen zur Stromerzeugung verwendet werden. Konzepte für die großtechnische Nutzung wurden bereits erarbeitet.[4]
Wenn auf die Zugabe von Kohlenstoff verzichtet wird (Zink-Zinkoxid-Verfahren), steigt der konstruktive Aufwand für den Reaktor. Vorteilhaft ist jedoch, dass der Prozess ohne Emission von Kohlendioxid abläuft. Das bei Kohlenstoffzugabe direkt erzeugte Kohlenmonoxid würde nur dann eine neutrale CO2-Bilanz ermöglichen, wenn es für chemische Synthesen eingesetzt wird, bei denen es andere fossile CO2-Quellen ersetzt.
Literatur
Bearbeiten- T. Osinga, G. Olalde, A. Steinfeld: Solzinc Reactor Modeling and Experimental Validation. Hrsg.: ETH Zürich. (PDF).
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b Bernd Schröder: Solarchemie: Sonnenofen gießt Energie in Metall. In: Spiegel Online. Abgerufen am 22. Juni 2009.
- ↑ Ulrich Frommherz, Stefan Kräupl, Robert Palumbo, Aldo Steinfeld, Christian Wieckert: Zink speichert Sonnenenergie. In: spectrum. Nr. 2, 2003, S. 4–11 (PDF).
- ↑ Bernd Schröder: Solare Thermochemie. In: telepolis. 25. Dezember 2005, abgerufen am 7. Januar 2010.
- ↑ Michael Epstein, Gabriel Olalde, Sven Santén, Aldo Steinfeld, Christian Wieckert: Towards the Industrial Solar Carbothermal Production of Zinc. In: Journal of Solar Energy Engineering. Band 130, Nr. 1, 2008, S. 014505–014505–4, doi:10.1115/1.2807214.