أنظمة تحويل الطاقة الحرارية الكيميائية في الطور السائل - تطبيق كيمياء ديلز-ألدير

يُقترح تحويل الطاقة الحرارية الكيميائية عند درجات حرارة معتدلة أو منخفضة (> حوالي 400 درجة مئوية) باستخدام مكونات الطور السائل على مدار الدورة كمفهوم واعد لتحويل عالي الكفاءة لمصادر الطاقة المختلفة (مثل الطاقة الشمسية أو حرارة النفايات الصناعية) إلى شكل كيميائي مناسب. على وجه الخصوص، نقترح كيمياء إضافات ديلز-ألدير في الطور السائل كفئة مهمة من التفاعلات العكسية لأنظمة تحويل الطاقة الحرارية الكيميائية ذات درجات الحرارة المنخفضة أو المعتدلة. واحدة من الصفات المهمة لتفاعلات ديلز-ألدير المدفوعة حرارياً هي آليتها المتضافرة، مع ما يترتب على ذلك من عوائد وكفاءات عالية مقارنة بأنظمة التحويل الفيزيائي الضوئي السائل. بما أن الأنظمة التي نقترحها تشمل أنواعًا عضوية، مع مخاوف بشأن الاستقرار الحراري عند درجات حرارة تفوق حوالي 400 درجة مئوية، فمن المهم إظهار قدرة التحول في التوازن لتفاعلات الطاقة العالية المطلوبة. لذلك قمنا بإجراء دراسات تجريبية مع أنظمة ديلز-ألدير السائلة التي توضح بشكل واضح درجة التحكم في التوازن المتاحة من خلال تأثيرات الإنتروبي البديل. على سبيل المثال، يكون Keq وحدة عند حوالي 420 درجة مئوية (T*) لنظام الأنترسين/أنهدريد الماليك (في المذيب) بينما يقلل بديل الفينيل على الأنترسين أو البديل الأيزوبروبيل على الأنهدريد T* إلى حوالي 200 درجة مئوية عند ΔH0 ثابت. هذه النتائج مهمة فيما يتعلق بالتحديد المنهجي اللاحق لتفاعلات ديلز-ألدير التي تمتلك خصائص حرارية كيميائية وفيزيائية مثالية. كما طورنا تقنية NMR سريعة لفحص نوعي للتفاعلات المرشحة، وطبقنا هذه التقنية على دراسة أنظمة دiene/bis-fumaric acid المختلفة. تشير ورقتنا أيضًا إلى الحاجة لفهم أفضل للمانيح المحتمل المطلوب لهذه التفاعلات في الطور السائل.