Термохимическое аккумулирование

[аЛёша]

Здравствуйте!

Прошу по возможности поделиться мнением и знаниями, а также рекомендовать необходимую литературу, свежие и не очень, отечественные и зарубежные публикации и разработки по вопросу использования обратных химических реакций для аккумулирования (запасания) теплоты.

 

Принцип мне понятен и кажется интересным - Не востребованная в данный момент теплота направляется для осуществления хим.реакции (эндотремич.), полученный продукт Х храниться и ждет своего часа. По мере необходимости осуществляем взаимодействие этого продукта Х с другой компонентой, подобранной так, чтобы реакция была экзотермической. Выделяемую теплоту используем на имеющиеся нужды, например - греем воду.

 

Но почему он не реализуется широко? Неужели из миллиона химических соединений нельзя подобрать нужные реакции? - Вопросы конечно дилетантские, но тем не менее имеющие место в моей голове.

 

PS Имею запас только школьных знаний по химии, т.к. в универ-е химия была не намного выше школьного уровня, поэтому не обессудьте за не грамотные формулировки. Но т.к. сейчас занимаюсь вопросами, связанными с теплоснабжением, то представлениями о химической термодинамике должен владеть и знать их

[Гость derba]

Природа так и делает, солнышко светит, деревья растут. А их потом в печке топим. В промышленности - это аккумуляторы. Напр. солнечная батарея выдает ток, солнца нет - ток с аккумулятора. И я не знаю таких веществ, которые могли запасать тепловую энергию, и при этом соответствовать таким требованиям:

1 Запасать низкотемпературную энергию.

2 Быть компактными.

3 Быть дешевыми.

[aversun]

Природа так и делает, солнышко светит, деревья растут. А их потом в печке топим. В промышленности - это аккумуляторы. Напр. солнечная батарея выдает ток, солнца нет - ток с аккумулятора. И я не знаю таких веществ, которые могли запасать тепловую энергию, и при этом соответствовать таким требованиям:

1 Запасать низкотемпературную энергию.

2 Быть компактными.

3 Быть дешевыми.

 

Были, помнится, такие проекты - тепловые аккумуляторы, например, на расплаве фторида лития,

[аЛёша]

Дело в том, что способы аккумулирования теплоты, запасающие энергию непосредственно в виде теплоты (использование теплосодержания твердых и жидких тел, теплосодержания и скрытой теплоты (фазовые переходы)) при длительном хранении, например при сезонном, имеют помимо прочего большие потери, от этого идут доп.затраты на теплоизоляцию, увеличение объема и т.д. и т.п.

При этом способы, запасающие энергию за счет превращения теплоты в химическую энергию намного интереснее в этом отношении. Это связано с тем, что хим.аккум. хранится при комнатной температуре. И сопоставив затраты на организацию и выгоду от первого способа аккумулирования и второго (химического)возможно может получиться что-то интересное (но есть ли такие оценки?)

 

В настоящее время энергозатраты на отопление зданий новой постройки составляют порядка 400 - 500 МДж/м2 в год. В книге Бекмана "Тепловое аккумулирование энергии" (кстати ищу эту книгу в эл. виде, может у кого-нибудь есть?!) имеются данные по объемным плотностям запасаемой энергии для нескольких реакций, минимальное значение 163, максимальное 3071 МДж/м3.

Вот и получается, что уже по данным 20 летней давности (чисто теоретически конечно же), к примеру, на домик в деревне площадью 100 м2 мне нужен аккум. на 15 м3 - для полного обеспечения, либо на куба 3 для особо холодных дней (или наоборот на относительно теплые переходные осенне-весенние периоды). При этом я предполагаю, что при зарядке аккумулятора (например летом) можно использовать не только низкопотенциальную теплоту, но также по мере необходимости на удивление соседям можно топить ту же печь. А производство теплоты летом и выгодней и удобней (особенно при использовании твердого топлива, это связано с тем что - топливо,хранящееся на улице имеет положительную температуру, воздух на горение также теплый и т.д.

 

Габариты системы аккумулирования конечно же не ограничиваются только емкостью, где хранится продукт хим реакции, нужны еще емкости для отдельных компонент, смесительные емкости и т.д. и т.п. Это усложняет и удорожает систему, но думаю такой подход имеет право на существование и должны быть хотя бы пилотные проекты. Тем более, что базы по теплофизическим свойствам сред и веществ постоянно пополняются новыми элементами.

[antabu]

Тепловое аккумулирование энергии.

http://free-books.dontexist.com/book/index.php?md5=f80b2acbec7dad2e10f335cb233720a6

[аЛёша]

Спасибо огромное за книгу!

 

Еще один метод получения теплоты (по сути тоже относящийся к аккумулированию) за счет хим.реакций - использование теплоты растворения и разбавления. Например, добавив в серную кислоту воду можно получить выделение теплоты (120 - 180 С - по данным из инета), аналогично применяется аммиак и др.

Прошу высказывать мнения по всем способам получения теплоты.

 

PS может быть помогут нанотехнологии ? (без шуток - например, уже создаются новые материалы обладающие лучшими свойствами для определенных процессов, ионообменные мембраны и др.)

[Гость derba]

Спасибо огромное за книгу!

 

Еще один метод получения теплоты (по сути тоже относящийся к аккумулированию) за счет хим.реакций - использование теплоты растворения и разбавления. Например, добавив в серную кислоту воду можно получить выделение теплоты (120 - 180 С - по данным из инета), аналогично применяется аммиак и др.

Прошу высказывать мнения по всем способам получения теплоты.

 

PS может быть помогут нанотехнологии ? (без шуток - например, уже создаются новые материалы обладающие лучшими свойствами для определенных процессов, ионообменные мембраны и др.)

Какую нибудь соль, у которой с увеличением температуры растворимость повышается: нитрат калия.

Соли которые плавятся при низких температурах: тиосульфат натрия Т^о плавл. ок.45 ^оС.

Но это все дорогое и массивное, представьте, сколько надо калиевой селитры, что бы запасти тепла одной квартирой на зиму, так же и тиосульфат натрия. За стоимость этих солей можно квартиру отапливать лет 50.

[аЛёша]

Сам подсознательно понимаю, что природу не обманешь, но вдруг приспичило разобраться (хотя бы пока интерес не пропал) ...

 

К сожалению вытащить материалы полностью не могу (привожу в том объеме, что сам имею), но по обозначенному в теме вопросу исследования видимо все таки ведутся:

1. А.С. Сулейманов "ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛА, ВЫДЕЛЯЮЩЕГОСЯ В ХОДЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ, КАК ИСТОЧНИКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ЭНЕРГИИ"

 

"Показана эффективность использования тепла, выделяющегося в ходе химических реакций, как альтернативного экологически чистого источника энергии. Были изучены экзотермические реакции в присутствии легких химических элементов. В этих реакциях кроме тепла выделяется и водород. В таком случае к теплоте экзотермической реакции прибавляется теплота сгорания выделенного в ходе той же реакции водорода, и тем самым получается заметный энергетический выигрыш. Таким образом, эффективность использования химических элементов в качестве альтернативного источника энергии существенно растет и достигает 70 %. Исследования и вычисления показывают, что 1 кг химических элементов и их стехиометрических смесей дают 95000 кДж тепла. Это количество тепла в два раза больше, чем тепло, выделенное при сгорании 1 кг нефти (45000 кДж). Использование химических реакций как альтернативного источника энергии полезно также с экологической точки зрения."

 

2. Аристов Ю.И. диссер.доктора "Термохимическое запасание энергии : Новые методы и материалы"

[Wergilius]

"Показана эффективность использования тепла, выделяющегося в ходе химических реакций, как альтернативного экологически чистого источника энергии.

Горение дров или угля в печи и есть "тепло, выделяющегося в ходе химических реакций"

Были изучены экзотермические реакции в присутствии легких химических элементов. В этих реакциях кроме тепла выделяется и водород. В таком случае к теплоте экзотермической реакции прибавляется теплота сгорания выделенного в ходе той же реакции водорода, и тем самым получается заметный энергетический выигрыш.

Никакого энергетического выигрыша нет и быть не может в силу первого начала термодинамики. Энергия не берется из неоткуда. Чтобы получить энергию нужно где-то найти топливо, в котором оно запасено. Вопрос лишь в эффективности его извлечения (КПД превращения)

Исследования и вычисления показывают, что 1 кг химических элементов и их стехиометрических смесей дают 95000 кДж тепла. Это количество тепла в два раза больше, чем тепло, выделенное при сгорании 1 кг нефти (45000 кДж).

Килограмм "химических элементов" врядли что то даст. А то, что в природе существуют соединения, дающие тепла при сжигании больше чем нефть и уголь - тут никакого новшества нет. Вопрос только в том, где их брать в количествах, требуемых для получения необходимого количества энергии

Изменено 29 Декабря, 2010 в 16:59 пользователем Wergilius

[prikol]

Если смотреть с точки зрения экономии, то по-моему намного выгодней в ближайшем водоёме выделить теплоизолированную область, и использовать её теплоёмкость для стабилизации температуры в помещениях зимой-летом.