近日，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所分布式供能與可在生能源實(shí)驗(yàn)室基于化學(xué)反應(yīng)Gibbs自由能函數(shù)及?方程，首次給出了Gibbs函數(shù)的熱力學(xué)第二定律表述，建立了熱流?、化學(xué)反應(yīng)Gibbs自由能與反應(yīng)熱?的聯(lián)系。該模型能夠充分闡釋熱化學(xué)反應(yīng)過(guò)程?的演化規(guī)律，幫助理解熱化反應(yīng)?與?的相互作用。該方程從?的角度為引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的各種情況建立了統(tǒng)一基準(zhǔn)，首次揭示了各類化學(xué)反應(yīng)的?本質(zhì)。該研究成果為開(kāi)展低溫、高效的熱化學(xué)反應(yīng)提供了思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在Energy(2021, 219: 119531)上。

反應(yīng)需求?與壓力的關(guān)系

引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的方法有很多，如電解反應(yīng)、熱解反應(yīng)以及光催化等，然而目前國(guó)際上沒(méi)有統(tǒng)一的分析方法能夠闡明電解、熱解以及光催化等途徑的能量本質(zhì)。其中，國(guó)際上通用的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)為Gibbs自由能判據(jù)。然而Gibbs自由能判據(jù)不能闡明化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的能量本質(zhì)，也不能給出非自發(fā)反應(yīng)到自發(fā)反應(yīng)的?差距。

輸入?、反應(yīng)需求?與溫度的關(guān)系

工程熱物理研究所率先開(kāi)展了這方面的研究工作，以目前發(fā)展?jié)摿^大的熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫體系為研究對(duì)象，建立了化學(xué)反應(yīng)?與品位方程，闡明了反應(yīng)過(guò)程中能質(zhì)轉(zhuǎn)化與品位變化的本征規(guī)律，給出了通過(guò)調(diào)整反應(yīng)熵以及外界補(bǔ)償?改善化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)性能（如降低反應(yīng)溫度）的方法。研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)上是?到的退化過(guò)程。當(dāng)反應(yīng)焓所攜帶的?大于反應(yīng)需要的?時(shí)，化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；反之，為非自發(fā)反應(yīng)。改變反應(yīng)熵可以降低化學(xué)反應(yīng)的?要求，從而在較低的溫度下觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)；外界提供的能量同樣可以觸發(fā)反應(yīng)，但是所提供的能量與其品位以及反應(yīng)溫度有關(guān)。

吸熱反應(yīng)過(guò)程?的演化規(guī)律

研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目（NO.51722606）、基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目（NO.51888103）的支持