反应
分类
释放
用电能“充电”为金属,再在需要时通过与水反应释放能量。
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若将反应释放的热量一并折算为氢气的等效能量,总等效储氢量约10%质量储氢量。
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反应释放的热量通过冷凝水带走,体系温度得到控制。
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当电力需求上升时,通过受控的钠–水反应释放氢气与热量,再经燃料电池或热电转换装置发电,实现“电—金属—氢(热)—电”的循环路径。
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速率
更重要的是,反应速率与水蒸气分压直接相关——通过在氢气保护气氛下调节水蒸气分压,可对反应速度进行精确控制。
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当反应温度升高时,二苯醚受热蒸发形成蒸气保护层,阻隔低沸点水与金属钠的直接接触,从而减缓反应速率。
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过程
这表明,只要界面受到控制,反应过程本身是可以被调节的。
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图6可控钠–水反应装置示意图及反应过程与结束后的烧瓶实物图
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装置
图4(a)钠与蒸气的反应(室内环境),(b)简易钠与蒸气的反应装置
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烧瓶
如图6(a)所示,钠能源演示系统由下至上依次为反应烧瓶、球形冷凝管以及Y型管。
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反应
如图4所示,钠与空气中的水蒸气反应,可缓慢生成氢氧化钠,能量释放由瞬时爆发转变为可连续调节的过程。
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图3(a)钠直接与水的反应,(b)煤油保护下钠与水的反应
文章
钠与水反应生成氢氧化钠,而氢氧化钠又能够再电解回金属钠。
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在结构化控制下,钠与水的反应从不可预测的爆鸣现象转变为稳定、可调节的动力过程。
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效果
反应强度随温度升高反而受到抑制,体系形成负反馈机制。
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当反应温度升高时,二苯醚受热蒸发形成蒸气保护层,阻隔低沸点水与金属钠的直接接触,从而减缓反应速率。
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图3(a)钠直接与水的反应,(b)煤油保护下钠与水的反应
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更重要的是,反应速率与水蒸气分压直接相关——通过在氢气保护气氛下调节水蒸气分压,可对反应速度进行精确控制。
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