Нестехиометрический оксид, обладающий устойчивостью к воздействию высоких температур, а также среде углекислого газа и пара, циклично перемещается между двумя реакционными зонами. В первой зоне под действием высокой температуры, обеспечиваемой, например, солнечным концентратором, материал выделяет чистый кислород в газовую фазу и частично восстанавливается. В следующем реакторе, питаемом углекислым газом или паром, происходит расщепление компонентов газовой фазы за счет поглощения кислорода оксидом и последующее выделение CO, либо образование чистого водорода.