6. Аккумуляторы энергии, основанные на выделении и поглощении теплоты при обратимых химических и фотохимических реакциях

Использование термохимических циклов в тепловых аккумуляторах основывается на принципе возникновения химического потенциала в результате обратимой химической реакции в неравновесном состоянии. Важным преимуществом данного способа аккумулирования, по сравнению с другими, является возможность долгосрочного хранения и транспорта на значительные расстояния запасенной энергии без применения тепловой изоляции [56].

Характеристики некоторых термохимических систем (ТХС) приведены в Табл.10, из которой видно, что наиболее высокой удельной энергоемкостью (на единицу массы) обладают все ТХС, основанные на конверсии метана (паровой и углекислотной) и реакции синтеза метанола и аммиака. Такие реакции (термохимического разложения) идут с увеличением объема (за счет газовой фазы) и поэтому в значительной степени зависят от давления процесса.

Свойствами, необходимыми для термохимического преобразования энергии, обладают также реакции образования и разложения триоксида серы, так как в результате их реализации достигаются температуры 1100-1200 К. Кроме того, они характеризуются высокой объемной энергоемкостью и возможностью хранения сернистого ангидрида в жидком состоянии при температуре окружающей среды. Сложность, возникающая при использовании таких ТХС, - создание материалов, устойчивых к окислению в агрессивной среде (SO₃, SO₂, O₂). Эти же проблемы присущи и ТХС, где в качестве реагентов используются окисные азотные и хлорные соединения. Для большинства термохимических циклов необходимо присутствие катализаторов, разработка которых является отдельной серьезной проблемой.

Таблица 10

Характеристики некоторых газофазовых и газожидкостных термохимических систем

Химическая реакция (стрелка, направленная вправо (→) – реакция экзотермическая; влево (←) – эндотермическая)	Тепловой эффект реакции при 298 К ∆Н0298 МДж/кмоль (МДж/кг)	Температура, К, при которой
		90 % компонентов образуется	90% компонентов диссоциирует
СО(г)+ 3Н2(г)  СН4(г)+ Н2О(ж)	62,60 (7,365)	754	1466
СО(г)+ 3Н2(г)  СН4(г)+Н2О(г)	51,62 (6,073)	754	1466
С2Н4+ Н2(г)  С2Н6(г)	68,42 (4,561)	841	1205
N2(г)+ 3Н2(г)  NH3(ж)	32,82 (3,861)	−	−
N2(г)+ 3Н2(г)  NH3(г)	22,91 (2,695)	346	528
2СО(г)+ 2Н2(г)  СН4(г)+ СО2(г)	61,77 (4,118)	778	1152
СО(г)+ 2Н2(г)  СН3ОН(ж)	42,62 (3,996)	345	434
2NO(г)+ О2(г)  N2O4(ж)	51,33 (1,750)	549	930
SO2(г)+ Воздух  SO3(г)	64,27 (1,544)	806	1270
SO2(ж)+ 0,5О2  SO3(ж)	80,91 (1,517)	792	1235
NO(г)+ 0,5О2  NO2(г)	38,12 (1,243)	549	930
СО(г)+ Cl2(ж)  СОСl2(ж)	57,43 (1,172)	628	881
2NO2(г)  N2O4(ж)	42,87 (0,932)	288	381
SO3(ж)+ Н2О(ж)  Н2SO4(ж)	43,37 (0,885)	535	723
NO(г)+ 0,5Cl2(ж)  NOCl(ж)	45,18 (0,695)	425	819
Н2О(ж)+ Н2SO4(ж)  Н2SO4+ H2O(ж)	13,34 (0,230)	−	−

Низкопотенциальные ТХС не требуют теплоизоляции трубопроводов, так как реагенты транспортируются при температурах, близких к температуре окружающей среды, не имеют тепловых потерь, а объемный расход теплоносителя в два раза меньше [57].