# Cicle sofre-iode

El cicle sofre-iode (cicle S-I) és un cicle termoquímic de tres etapes utilitzat per produir hidrogen.
El cicle S–I consta de tres reaccions químiques el reactiu net de les quals és aigua i els productes nets de les quals són l'hidrogen i l'oxigen. Tots els altres productes químics es reciclen. El procés S–I requereix una font eficient de calor.

## Descripció del procés

Les tres reaccions combinades per produir hidrogen són les següents:
2H$_2$SO$_4$ + calor → 2SO$_2$ + 2H$_2$O + O$_2$ (830 °C (1,530 °F))
| | | $_{H2O}$ | | | | ½ O $_2$ |
| I$_2$ | → | Reacció 1 | ← | $_{SO2}$ + $_{H2O}$ | ← | Separat |
| 2 HI | ← | Separat | → | $_{H2SO4}$ | → | Reacció 2 |
| H$_2$ | | |
    A continuació, l'HI es separa per destil·lació o separació gravitica líquid/líquid.
    I$_2$ + SO$_2$ + 2H$_2$O - calor → 2HI + H$_2$SO$_4$ (120 °C (250 °F)) (reacció de Bunsen)
L'aigua, el SO$_2$ i l'H$_2$SO$_4$ residual s'han de separar del subproducte d'oxigen per condensació.
2HI + calor → I$_2$ + H$_2$ (450 °C (840 °F))
    El iode i qualsevol aigua que l'acompanyi o SO$_2$ es separen per condensació, i el producte d'hidrogen roman com a gas.
Reacció neta: 2H$_2$O → 2H$_2$ + O$_2$
Els compostos de sofre i iode són recuperats i reutilitzats, d'aquí la consideració del procés com un cicle. Aquest procés S–I és un motor tèrmic químic. La calor entra al cicle en les reaccions químiques endotèrmiques d'alta temperatura 2 i 3, i la calor surt del cicle en la reacció exotèrmica a baixa temperatura 1. La diferència entre la calor que entra i la que surt del cicle surt del cicle en forma de calor de combustió de l'hidrogen produït.

## Característiques
### Avantatges

* Tot procés de fluids (líquids, gasos), per tant, molt adequat per a la producció contínua
* Alta eficiència tèrmica prevista (al voltant del 50%)
* Sistema totalment tancat sense subproductes ni efluents (a més d'hidrogen i oxigen)
* Apte per a l'aplicació amb fonts de calor solar, nuclear i híbrida (per exemple, solar fòssil) - si es poden aconseguir temperatures prou altes
* Més desenvolupats que els processos termoquímics competidors
* Escalable des d'una escala relativament petita fins a grans aplicacions
* No calen catalitzadors o additius cars o tòxics
* Més eficient que l'electròlisi de l'aigua (~70-80% d'eficiència) utilitzant electricitat derivada d'una central tèrmica (~30-60% d'eficiència) combinant-se amb ~21-48% d'eficiència
* Calor residual apta per a la calefacció urbana si es desitja cogeneració

### Desavantatges

* Calen temperatures molt elevades (almenys 850 °C (1,560 °F) ) – impossible o difícil d'aconseguir amb reactors d'aigua a pressió actuals o energia solar concentrada
* Reactius corrosius utilitzats com a intermediaris (iode, diòxid de sofre, àcid hidròdic, àcid sulfúric); per tant, els materials avançats necessaris per a la construcció d'aparells de procés
* Cal un desenvolupament posterior significatiu per ser factible a gran escala
* A l'interval de temperatura proposat, les centrals tèrmiques avançades poden aconseguir eficiències (producció elèctrica per entrada de calor) superiors al 50%, negant una mica l'avantatge d'eficiència.
* En cas de fuites, s'alliberen substàncies corrosives i una mica tòxiques al medi ambient, entre elles iode volàtil i àcid iòdic.
* Si s'ha d'utilitzar l'hidrogen per a la calor del procés, les altes temperatures necessàries fan que els beneficis en comparació amb la utilització directa de la calor siguin qüestionables
* No es poden utilitzar fonts d'energia tèrmica no tèrmiques o de baix grau, com ara l'energia hidràulica, l'energia eòlica o l'energia geotèrmica més disponible actualment.

## Referències

* ↑ Corgnale, Claudio; Gorensek, Maximilian B.; Summers, William A. «Review of Sulfuric Acid Decomposition Processes for Sulfur-Based Thermochemical Hydrogen Production Cycles» (en anglès). Processes, 8, 11, 11-2020, pàg. 1383. DOI: 10.3390/pr8111383. ISSN: 2227-9717.
* ↑ «Sulfur-Iodine Cycle» (en anglès). [Consulta: 8 abril 2024].
* ↑ Wang, Qi; Macián‐Juan, Rafael «Design and analysis of an iodine‐sulfur thermochemical cycle‐based hydrogen production system with an internal heat exchange network» (en anglès). International Journal of Energy Research, 46, 9, 7-2022, pàg. 11849–11866. DOI: 10.1002/er.7951. ISSN: 0363-907X.
* ↑ «Sulfur-iodine_cycle» (en anglès). [Consulta: 8 abril 2024].