利用可逆化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵能量的變化來儲能。雖然人們已經(jīng)知道很多種可逆化學(xué)反應(yīng),但只有少數(shù)幾種在技術(shù)和經(jīng)濟上是可行的。受技術(shù)限制的因素有溫度、壓力、能量密度、功率密度、熱效率等。可逆化學(xué)反應(yīng)首先是靠化合物吸熱而分解,后來分解產(chǎn)物化合結(jié)合,吸收的熱又釋放出來。可逆化學(xué)反應(yīng)可分成二組:熱分解反應(yīng)和催化劑反應(yīng)。熱分解反應(yīng)可描述如下:
AB+ △ H( 在T1 和P1 時)〈-------〉A(chǔ)+B- △ H(在T2 和P2 時)
如上所示,化合物AB 的溫度為T1、壓力為P1 時,給AB 加熱△ H,AB 發(fā)生分解;當(dāng)溫度為T2、壓力為P2 時,可逆反應(yīng)釋放出熱(- △ H)。也就是說,如果平衡破壞,如T2〈T1,P2〉P1,此可逆反應(yīng)(由右向左)即自然發(fā)生。為避免發(fā)生不可控的反向反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物必須分開存儲于另不同容器中。向左向右的兩種反應(yīng)都需要催化劑才能達(dá)到所需的高反應(yīng)速度。如果無催化劑,即使溫度和壓力發(fā)生變化,向左向右的兩種反應(yīng)都不會發(fā)生。這有重大優(yōu)點,其中一個優(yōu)點是其固有的儲存時間實際上非常長,在理論上是無限的;另一個優(yōu)點是參加化學(xué)反應(yīng)閉環(huán)儲熱系統(tǒng)的化合物不會消耗且有高能量密度,數(shù)量級為1MWh/M3。有些化合物具備這種條件,而且經(jīng)濟上可行。如,
Q+CH4+H2O〈-------〉CO+3H2
如上所示, 焓值△ H0 為206KJ/mol,、溫度范圍為700k ~ 1200K ;式中Q 為加入的熱。這種儲能辦法不錯,已在德國成功運用。完成過程如下:將低焓的反應(yīng)物(CH4和H2O)放入反應(yīng)器,給其加熱,使CH4 和H2O 轉(zhuǎn)化成高焓產(chǎn)物(CO 和H2)。與進來的反應(yīng)物熱交換后,將產(chǎn)物在環(huán)境溫度下儲存在另一容器中(在這種低溫條件下,沒有催化劑,反向反應(yīng)不會發(fā)生)。當(dāng)需要熱量時,產(chǎn)品由儲存狀態(tài)恢復(fù),反向變化,放熱反應(yīng)進行。整套儲能設(shè)施包括絕熱反應(yīng)器、存儲罐、分離器、熱交換器和壓縮機。
此外,有些氨鹽也可在不同溫度分解并釋放氨。固體——氣體反應(yīng)的優(yōu)點一般是反應(yīng)熱高,且反應(yīng)時間短。
儲能是世界性難題,近年來,許多國家都在投入大氣力從科研試驗入手,突破難關(guān)。可以說,要使可再生能源充分發(fā)揮作用,解決好儲能儲電問題是一大關(guān)鍵。若不能很好地解決儲能儲電問題,按階段性缺電要求的電量擴建發(fā)電廠,經(jīng)濟效益極低。所以建議有關(guān)單位能從多方面入手,先易后難,大力突破儲能關(guān)。