O ciclo do óxido de ferro (Fe3O4/FeO) é um ciclo termoquímico de dois passos que foi proposto originalmente para a produção de hidrogénio gasoso. Este baseia-se na redução e subsequente oxidação de iões de ferro, particularmente na química redox entre os iões Fe3+ e Fe2+. Os óxidos de ferro começam numa forma particular do tipo AB2X4 (sendo B um ião de ferro e A um ião de um outro metal).
Esquema simplificado do ciclo do óxido de ferro
O processo termoquímico da quebra de moléculas de água consiste em dois passos redox:
Onde M pode corresponder a qualquer número de iões metálicos, sendo comummente ferro, cobalto, níquel, manganês, zinco ou misturas destes metais.
O passo de redução endotérmico (1) é realizado a altas temperaturas, normalmente acima dos 1400 ºC. O passo oxidativo da quebra das moléculas de água (2) ocorre a temperaturas mais baixas, próximas dos 1000 ºC, durante o qual dá-se a formação do óxido de ferro original e a formação de hidrogénio. As temperaturas são mantidas quer por calor geotérmico ou por recurso a uma torre solar / heliostato.
Ciclo da hercynite
Tal como o ciclo tradicional, o ciclo da hercynite baseia-se na oxidação e redução de iões de ferro. No entanto, neste caso o óxido de ferro reage com um segundo óxido metálico, óxido de alumínio, em vez de se decompor. Os dois passos deste ciclo encontram-se descritos na seguinte imagem:
O passo de redução deste ciclo ocorre a temperaturas 200 ºC mais baixas que o ciclo do óxido de ferro convencional (1200 ºC), o que leva a menores perdas de radiação.
Vantagens do ciclo do óxido de ferro
- Temperaturas de redução mais baixas que outros sistemas de dois passos
- Não há formação de gases de metais
- Grande eficiência na produção de hidrogénio
- Utilização de elementos não toxicos e abundantes
Desvantagens do ciclo do óxido de ferro
- Temperaturas de redução similares às de fusão dos óxidos de ferro (excepto para o ciclo da hercynite)
- Reacções de oxidação lentas
Fonte: Wikipédia