ハイブリッド硫黄サイクル

ハイブリッド硫黄サイクルの簡略図

ハイブリッド硫黄サイクル（HyS）は、水素製造を目的とした2段階の水分解プロセスです。硫黄の酸化と還元をベースとし、2段階のうち1段階に熱化学反応ではなく電気化学反応を用いるため、ハイブリッド熱化学サイクルに分類されます。残りの熱化学反応は、硫黄・ヨウ素サイクルと共通です。

ハイブリッド硫黄サイクル（HyS）は、1970年代にウェスティングハウス・エレクトリック社によって最初に提案・開発されたため、^{[ 1 ]} 「ウェスティングハウス」サイクルとも呼ばれています。現在、米国における開発はサバンナリバー国立研究所が主導しています。

プロセスの説明

HySサイクルにおける2つの反応は以下の通りである。^{[ 2 ]}

1. H ₂ SO _{4 (aq)} → H ₂ O _(g) + SO _{2 (g)} + ½ O _{2 (g)} (熱化学、T > 800 °C)
2. SO _{2 (aq)} + 2 H ₂ O _(l) → H ₂ SO _{4 (aq)} + H _{2 (g)} (電気化学的、T = 80-120 °C)

正味反応： H ₂ O _(l) → H _{2 (g)} + ½ O _{2 (g)}

二酸化硫黄は電解槽の陽極を脱分極させる作用を持つ。これにより、反応(2)における可逆セル電位（ひいては電力消費量）が大幅に減少する。反応(2)の標準セル電位は298.15 Kで-0.158 Vであるのに対し、水の電気分解（陽極反応として酸素発生）では-1.229 Vである。^{[ 3 ]}

参照

• セリウム(IV)酸化物-セリウム(III)酸化物サイクル
• 銅-塩素サイクル
• 鉄酸化物サイクル
• 硫黄・ヨウ素サイクル
• 亜鉛-酸化亜鉛サイクル

参考文献

1. Lee E. BrecherとChristopher K. Wu、「水の電気分解」、Westinghouse Electric Corp.、特許3,888,750、1975年6月10日。
2. Maximilian B. Gorensek & William A. Summers (2008). 「PEM電解とバヨネット分解リアクターを用いたハイブリッド硫黄フローシート」 . International Journal of Hydrogen Energy . 34 (9): 4097– 4114. doi : 10.1016/j.ijhydene.2008.06.049 .
3. Maximilian B. Gorensek, John A. Staser, Thomas G. Stanford & John W. Weidner (2009). 「 SO ₂脱分極電解におけるSO ₂ /H ₂ SO ₄系の熱力学的解析」 . International Journal of Hydrogen Energy . 34 (15): 6089– 6095. doi : 10.1016/j.ijhydene.2009.06.020 . OSTI 961880 .