Solzinc-Verfahren

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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[Bearbeiten]

Schema der Verfahrensschritte im Solzinc-Verfahren

Das Verfahren besteht im Wesentlichen aus zwei Schritten. Im ersten Schritt wird Zinkoxid thermisch durch Sonnenenergie (beispielsweise Solarturmkraftwerke) in Zink und Sauerstoff gespalten:

\mathrm{2\ ZnO \longrightarrow 2\ Zn + O_2}

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:

\mathrm{ZnO + C \longrightarrow Zn + CO}

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:

\mathrm{Zn + H_2O \longrightarrow ZnO + H_2}

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.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Solarchemie: Sonnenofen gießt Energie in Metall - SPIEGEL ONLINE - Nachrichten - Wissenschaft. www.spiegel.de. Abgerufen am 22. Juni 2009.
  2. SOLZINC: PSI-Technologie für ein EU-Pilotprojekt, von Ulrich Frommherz, Stefan Kräupl, Robert Palumbo, Aldo Steinfeld, Christian Wieckert (PDF; 743 kB) www.pre.ethz.ch. Abgerufen am 22. Juni 2009.
  3. Solare Thermochemie. telepolis. Abgerufen am 7. Januar 2010.
  4. Towards the Industrial Solar Carbothermal Production of Zinc (PDF; 371 kB) Abgerufen am 7. Januar 2010.

Weblinks[Bearbeiten]