R & S produzione idrogeno: Idrolisi termochimica
Consiste nell'utilizzo di calore a temperature medio-alte (500-800°C) e un catalizzatore chimico per scomporre l'acqua nei suoi componenti ottenendo idrogeno e in genere anche ossigeno

L' ENEA sta esaminando 4 sistemi di idrolisi termochimica, diversi sia per le caratteristiche tecniche e sia per la maturità scientifica e tecnologica raggiunta:

Processo UT-3 (sviluppato presso l’Università di Tokyo a partire dagli anni ’70);
Si articola su quattro reazioni eterogenee gas-solido che si svolgono in quattro reattori a letto fisso connessi in serie, il fluido gassoso circolante è prevalentemente costituito da vapore surriscaldato alla pressione di 20 bar, con minime quantità di bromo, acido bromidrico, idrogeno e ossigeno (Br2, HBr, H2 e O2.)
Altri componenti chimici nelle reazioni sono bromuro di calcio, bromuro di ferro, ossido ferroso-ferrico e ossido di calcio (CaBr2 e FeBr2, Fe3O4 e CaO, )
Nelle reazioni servono temperature fino a 760°C
La resa termodinamica del ciclo si aggira intorno al 49-50%
Al momento le maggiori criticità per il passaggio di scala dell’impianto sono individuate nei seguenti punti:
cinetica lenta delle reazioni;
corrosività e tossicità dei componenti;
rigenerabilità limitata dei letti solidi;
uso di membrane altamente selettive per gas ad alta temperatura.

Processo Zolfo-Iodio (proposto dalla General Atomic negli anni ’70);
Questo processo è stato provato sperimentalmente su scala di laboratorio, in Giappone è prevista una dimostrazione su una taglia di 1 MW. E’ stato inoltre pubblicato uno studio sulla possibile progettazione di un impianto su scala preindustriale per una potenza nominale di 225 MW.E' un processo che necessita di temperature di 850°C, i componenti chimici di processo sono acido solforico,anidride solforosa, iodio, acido iodidrico (H2SO4, SO2, I2, HIx)
La stima dell’efficienza di conversione raggiungibile è superiore al 50%.
Problemi:
la natura altamente corrosiva di miscele gassose di acido solforico/anidride solforosa
ll costo elevato dello iodio,
la complessa separazione dei reagenti attraverso processi di distillazione frazionata.
Le attività di ricerca previste per lo sviluppo del ciclo Zolfo-Iodio riguardano principalmente l’ottimizzazione e il controllo del processo per il passaggio di scala dell’impianto (da laboratorio a impianto pilota) e la progettazione, realizzazione e verifica sperimentale dei componenti, con particolare attenzione al reattore-ricevitore per la severità e la complessità delle condizioni operative.

Processo ferriti miste (investigato a livello di chimica di base dall’Istituto della Tecnologia di Tokyo dalla prima metà degli anni ’90);
Lo schema concettuale prevede che il flusso di vapore surriscaldato, prodotto dall’energia assorbita nei ricevitori solari, attraversi il primo reattore a letto fisso e reagendo con la matrice solida di MnFe2O4 , in presenza di Na2CO3 , produca idrogeno, anidride carbonica e la ferrite mista Na(Mn1/3Fe2/3)O2.Nel secondo reattore il flusso di CO2 converte la matrice solida Na(Mn1/3Fe2/3)O2 in MnFe2O4, Na2CO3 e ossigeno.
Una volta raggiunta la saturazione dei letti fissi in reazione e rigenerazione, il flusso di vapore viene invertito in modo da mantenere una produzione continua di idrogeno.
Temperatura di reazione circa 800°C
Le attività di ricerca sono ancora indirizzate alla definizione preliminare delle sostanze reagenti e dei supporti, alla valutazione delle cinetiche di reazione e della rigenerabilità dei letti fissi, i vantaggi sono in una maggiore semplicità del ciclo catalitico.

Processo ZnO-Zn (sviluppato presso il Paul Scherrer Institute, Svizzera, a partire dagli anni ’90).
E' il processo concettualmente più semplice ma la reazione chimica avviene a 2000°C, quindi servono concentratori solari sofisticati.
I processi chimici prevedono solo zinco ed ossido di zinco, (oltre a ossigeno e idrogeno)
Le attività sperimentali finora condotte, riguardanti la definizione e la verifica della fase più critica del processo, ossia la riduzione dell’ossido di zinco, ne hanno rilevato una cinetica favorevole.

Fonte: www.enea.it

Questi processi possono essere utilizzati con la concentrazione solare ama anche per l'impiego in centrali nucleari ad alta temperatura (sopratutto HTGR) dove si sfrutterebbe il calore a valle della produzione di energia elettrica.