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2025-12-06T22:31:26Z

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Das '''Solzinc-Verfahren''' ist ein von der Europäischen Union gefördertes thermochemisches Verfahren zur [[Wasserstoffherstellung]] aus [[Wasser]] mittels [[Zink]] und [[Solarenergie]].<ref name="www.spiegel.de">{{cite web
|url=https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/solarchemie-sonnenofen-giesst-energie-in-metall-a-381021.html
|title=Solarchemie: Sonnenofen gießt Energie in Metall
|work=[[Spiegel Online]]
|author=Bernd Schröder
|accessdate=2009-06-22
}}</ref> 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 ==
[[Datei:Zinc zinc-oxide thermochemical cycle.jpg|mini|Schema der Verfahrensschritte im Solzinc-Verfahren]]
Das Verfahren besteht im Wesentlichen aus zwei Schritten. Im ersten Schritt wird [[Zinkoxid]] thermisch durch [[Sonnenenergie]] (beispielsweise [[Solarturmkraftwerk#Solarturmkraftwerke|Solarturmkraftwerke]]) in Zink und Sauerstoff gespalten:

:<math>\mathrm{2\ ZnO \longrightarrow 2\ Zn + O_2}</math>

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:

:<math>\mathrm{ZnO + C \longrightarrow Zn + CO}</math>

Die Reaktionstemperatur sinkt dabei von über 1800 °C auf ca. 1200 °C.<ref>{{Literatur |Autor=Ulrich Frommherz, Stefan Kräupl, Robert Palumbo, Aldo Steinfeld, Christian Wieckert |Titel=Zink speichert Sonnenenergie |Sammelwerk=spectrum |Nummer=2 |Datum=2003 |Seiten=4–11 |Online=[https://www.ethz.ch/content/dam/ethz/special-interest/mavt/energy-technology/renewable-energy-carriers-dam/documents/Publications/Documents%20for%20Downloading/SOLZINC_Spectrum_2_2003.pdf PDF]}}</ref>

Im zweiten Schritt wird das so gewonnene Zink mit Wasser zu Zinkoxid und Wasserstoff umgesetzt:

:<math>\mathrm{Zn + H_2O \longrightarrow ZnO + H_2}</math>

Diese Reaktion ist [[Exotherme Reaktion|exotherm]] und läuft bei rund 350 °C ab.<ref name="www.spiegel.de" />

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.<ref>{{cite web
|url=https://www.heise.de/tp/features/Solare-Thermochemie-3404030.html
|title=Solare Thermochemie
|work=Telepolis
|author=Bernd Schröder
|date=2005-12-25
|accessdate=2010-01-07
}}</ref> 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.<ref>{{Literatur |Autor=Michael Epstein, Gabriel Olalde, Sven Santén, Aldo Steinfeld, Christian Wieckert |Titel=Towards the Industrial Solar Carbothermal Production of Zinc |Sammelwerk=Journal of Solar Energy Engineering |Band=130 |Nummer=1 |Datum=2008 |Seiten=014505–014505–4 |DOI=10.1115/1.2807214}}</ref>

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 CO<sub>2</sub>-Bilanz ermöglichen, wenn es für chemische Synthesen eingesetzt wird, bei denen es andere fossile CO<sub>2</sub>-Quellen ersetzt.

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=T. Osinga, G. Olalde, A. Steinfeld |Titel=Solzinc Reactor Modeling and Experimental Validation |Hrsg=[[ETH Zürich]] |Online=[https://www.ethz.ch/content/dam/ethz/special-interest/mavt/energy-technology/renewable-energy-carriers-dam/documents/Publications/Reports/PSI_Annex2004_SOLZINC_Modelling.pdf PDF]}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Solarenergie]]
[[Kategorie:Wasserstoffherstellung]]
[[Kategorie:Chemisch-technisches Verfahren]]

Solzinc-Verfahren - Versionsgeschichte

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