近日,研究所分布式供能与可再生能源实验室基于化学反应Gibbs自由能函数及方程,首次给出了Gibbs函数的热力学第二定律表述,建立了热流、化学反应Gibbs自由能与反应热的联系。该模型能够充分阐释热化学反应过程的演化规律,帮助理解热化反应与的相互作用。该方程从的角度为引发化学反应的各种情况建立了统一基准,首次揭示了各类化学反应的本质。该研究成果为开展低温、高效的热化学反应提供了思路。相关研究成果发表在Energy(2021, 219: 119531)上。
引发化学反应的方法有很多,如电解反应、热解反应以及光催化等,然而目前国际上没有统一的分析方法能够阐明电解、热解以及光催化等途径的能量本质。其中,国际上通用的化学反应进行方向的判据为Gibbs自由能判据。然而Gibbs自由能判据不能阐明化学反应进行的能量本质,也不能给出非自发反应到自发反应的差距。
研究所率先开展了这方面的研究工作,以目前发展潜力较大的热化学循环分解水制氢体系为研究对象,建立了化学反应与品位方程,阐明了反应过程中能质转化与品位变化的本征规律,给出了通过调整反应熵以及外界补偿改善化学反应热力学性能(如降低反应温度)的方法。研究发现化学反应本质上是到的退化过程。当反应焓所携带的大于反应需要的时,化学反应自发进行;反之,为非自发反应。改变反应熵可以降低化学反应的要求,从而在较低的温度下触发化学反应;外界提供的能量同样可以触发反应,但是所提供的能量与其品位以及反应温度有关。
研究工作得到了国家自然科学基金优秀青年项目(NO.51722606)、基础科学中心项目(NO.51888103)的支持。
吸热反应过程的演化规律
反应需求与压力的关系
输入、反应需求与温度的关系
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
研究所在热化学循环制氢分析新方法研究方面取得进展
本站小编 Free考研考试/2022-01-03
相关话题/过程 研究所 化学反应 实验室 判据
研究所在分布式储能研究方面取得新进展
储能研发中心科研人员开展了储能与分布式可再生能源集成的研究工作,研究分析了压缩空气储能系统与“源-荷”匹配运行的设计方法与综合性能,相关研究发表在Journal of Energy Storage(77(2021):102430)期刊上。 分布式可再生能源如分布式光伏、风电,作为集中供电系统的补充 ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03研究所在应用机器学习在光伏热电混合系统结构参数优化研究中取得进展
热电转换技术和光电转换技术是利用能源转换材料将太阳能直接转换为电能的两种主要技术形式。二者在提高太阳能利用率的技术研究发展方面的关键点,一是研究和开发高效热电材料和光伏材料及其组件,二是发展聚光型光伏热电技术。太阳能热电光电复合发电系统的核心是热电光伏复合发电单元,聚集太阳光入射后,光伏电池首先利用 ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03研究所在富氧预热超低NOx燃烧热动力学研究方面取得重要进展
预热燃烧技术是研究所循环流化床实验室提出的一种将碳基固体燃料流态化自预热处理后送入燃烧室内悬浮燃烧的变革性清洁高效燃烧技术,该技术可大幅度提高燃料适应性并降低氮氧化物排放,可广泛应用于发电锅炉、工业锅炉和窑炉领域。流态化预热装置是预热燃烧技术的核心,富氧气氛有利于改善预热强度、强化燃料改性并减少预热 ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03研究所在热化学循环制氢分析新方法研究方面取得重要进展
近日,研究所分布式供能与可在生能源实验室基于化学反应Gibbs自由能函数及方程,首次给出了Gibbs函数的热力学第二定律表述,建立了热流、化学反应Gibbs自由能与反应热的联系。该模型能够充分阐释热化学反应过程的演化规律,帮助理解热化反应与的相互作用。该方程从的角度为引发化学反应的各种情况建立了统 ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03研究所在低污染燃烧室燃烧不稳定分析及调控设计研究中获进展
中科院工程热物理研究所先进燃气轮机实验室研究人员联合火焰传递函数辨识技术、本征正交分解、动力学模态降解及统计学方法,揭示了燃烧室几何结构、流场拟序结构、火焰低阶结构及火焰动态响应四者关系。同时,预测调控策略对不稳定性的减轻作用可有效指导调控装置的工程设计。 如何在燃烧室设计阶段分析出燃烧不稳定特性 ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03研究所自主研发的兆瓦级超临界二氧化碳压缩机测试取得圆满成功
近日,研究所新工质发电团队经过150多天奋战,兆瓦级超临界二氧化碳压缩机工程样机在运行测试中达到了100%设计转速,最大总压比超过2.685,最大质量流量接近16kg/s,累计运行时间接近100h,各项参数均达到设计指标,实验测试取得圆满成功。 基于实验样机的研制经验,本款工程样机在气动和结构设计 ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03研究所在压缩空气储能系统有限时间热力学研究方面取得重要进展
近日,工程热物理所储能研发中心科研人员采用有限时间热力学方法首次建立了压缩空气储能系统的有限时间热力学模型,该模型充分考虑了热力过程中有限时间和有限尺寸对系统性能的影响,并实现了时间项和尺寸项的解耦,在解析模型中可以清晰看到压缩空气储能系统储/释能时间、关键设备尺寸和其他部件性能参数对系统效率的影响 ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03研究所在金属/相变材料界面热导研究方面取得重要进展
近日,储能研发中心联合中国石油大学(华东)及大连理工大学,采用双波长飞秒激光时域热反射技术(TDTR)测量了不同金属与相变材料在固/液两个相态下的界面热导,结合分子动力学模拟,初步揭示了晶格震动与金属/相变材料界面适配性是影响界面热导的关键因素。相关工作在传热传质顶刊《International J ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03研究所在多操纵面飞行器控制分配方法研究进展
为了提高飞机的机动性能和安全性能、改善控制品质,现代飞行器大多采用多操纵面布局,如美国著名的B-2战略轰炸机配置了包括开裂式阻力方向舵,升降副翼和海狸尾在内的10组操纵面;X-48B翼身融合概念无人机配置了25个独立的操纵面。大型客机如空客公司的A320操纵面总数达到33个,波音公司的B747甚至达 ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03研究所在高碱煤气化领域取得重要进展
煤炭气化转化利用是煤炭最重要的利用方式之一,也是煤化工的源头,研发煤种适应性强的煤气化技术,是行业企业的重大需求。高碱煤是一种灰中碱性金属含量高(钠、钾、钙、铁)的煤种,在我国储量丰富,尤其是新疆准东地区,预测储量高达3900亿吨,可满足我国煤炭资源使用约一百年。但由于高碱煤灰熔点低,结渣和沾污问题 ...中科院工程热物理研究所 本站小编 Free考研考试 2022-01-03