本發(fā)明屬于太陽能熱利用與熱化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級儲能與釋能系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

近年來，塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)以及相應(yīng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步入快速發(fā)展道路。隨著西班牙的PS10/PS20和Gemasolar、美國Ivanpah、我國的德令哈等大型太陽能熱發(fā)電站的建成和成功實現(xiàn)并網(wǎng)運行，塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)商業(yè)化的進程進入一個嶄新的高度。然而，雖然太陽能具有分布廣泛、資源巨大且永不枯竭等優(yōu)點，但同時它也是不連續(xù)的，因而若要實現(xiàn)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)連續(xù)發(fā)電，必須配備一套儲能系統(tǒng)。有太陽時，吸熱器吸收太陽能，熱能輸送系統(tǒng)將其中一部分能量用于熱發(fā)電，另一部分能量儲存于儲能系統(tǒng)中。當沒有太陽時，儲能系統(tǒng)釋放熱能，維持發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)工作。

目前，太陽能電站中的儲能方式基本上分為顯熱儲存和相變儲存兩種，它們都是將太陽能以熱能的形式儲存。這兩種儲能方式主要存在兩個缺點：一是儲能密度相對較低，一般小于0.1kWh/kg，尤其是顯熱儲存方式，儲能密度更是低于0.03kWh/kg，這導(dǎo)致儲能系統(tǒng)的體積相當龐大，既占空間又耗成本；二是難以長時間保存能量，由于能量以熱能形式儲存，儲熱系統(tǒng)的溫度相對外界環(huán)境要高，則熱能會隨著時間慢慢傳到外界環(huán)境中，時間一長，儲熱系統(tǒng)的大量能量都會流失掉。而基于可逆化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)儲存是利用吸熱反應(yīng)來進行儲能、利用放熱反應(yīng)(逆反應(yīng))來進行放熱，儲能密度一般大于0.5kWh/kg，且反應(yīng)產(chǎn)物可在常溫下長期保存。這種儲能方式相比較顯熱儲存和相變儲存，具有儲能密度高，可長期儲存等優(yōu)點，因此得到國內(nèi)外研究者的充分關(guān)注。

采用化學(xué)儲能方式來儲存太陽能仍需注意一個問題，即化學(xué)反應(yīng)需要維持在一個特定的溫度范圍才能充分進行，且此溫度范圍往往很小，這使得從吸熱器出來的高溫吸熱工質(zhì)在未被充分冷卻就又被送回吸熱器，一方面不能充分地將熱量傳給儲能系統(tǒng)，另一方面也降低了吸熱器的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級儲能與釋能系統(tǒng)及方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明通過串聯(lián)高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、中溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，實現(xiàn)對太陽能的儲存以及反向釋能放熱，提升儲能密度，并保證能充分吸收熱量，不損失吸熱器的效率。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級儲能與釋能系統(tǒng)，包括裝有吸熱工質(zhì)的吸熱器，吸熱器的輸出口連接至高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的吸熱工質(zhì)輸入端，高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的吸熱工質(zhì)輸出端連接至中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的吸熱工質(zhì)輸入端，中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的吸熱工質(zhì)輸出端連接至低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的吸熱工質(zhì)輸入端，低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的吸熱工質(zhì)輸出端連接至吸熱器輸入口；

還包括通過水工質(zhì)推動的發(fā)電機組，發(fā)電機組的輸出口連接至低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的水工質(zhì)輸入端，低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的水工質(zhì)輸出端連接至高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的水工質(zhì)輸入端，高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的水工質(zhì)輸出端連接至高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的水工質(zhì)輸入端，高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的水工質(zhì)輸出端連接至發(fā)電機組的輸入口。

進一步地，吸熱器底部設(shè)置有太陽塔。

進一步地，所述的吸熱器為腔式吸熱器或者外置式圓筒吸熱器。

進一步地，所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)包括若干串聯(lián)的CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系。

進一步地，所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)包括若干串聯(lián)的C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系。

進一步地，所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)包括若干串聯(lián)的MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系。

一種基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級儲能與釋能方法，包括以下步驟：

儲能：

步驟一，從吸熱器的輸出口出來的高溫吸熱工質(zhì)首先進入高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，驅(qū)動高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)進行吸熱反應(yīng)，將高溫吸熱工質(zhì)自身的熱能轉(zhuǎn)換為高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)能，使吸熱工質(zhì)的溫度降低到中高溫；

步驟二，從高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)流出的中高溫吸熱工質(zhì)進入中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，驅(qū)動中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)進行吸熱反應(yīng)，將中高溫吸熱工質(zhì)自身的熱能轉(zhuǎn)換為中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)能，使吸熱工質(zhì)的溫度降低到低溫；

步驟三，從中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)流出的低溫吸熱工質(zhì)進入低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，驅(qū)動低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)進行吸熱反應(yīng)，將低溫吸熱工質(zhì)自身的熱能轉(zhuǎn)換為低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)能，吸熱工質(zhì)的溫度進一步降低；

釋能：

步驟一，水工質(zhì)首先進入低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)進行放熱反應(yīng)，將低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并與水工質(zhì)進行熱交換，水工質(zhì)吸收低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)所放出的熱能，溫度升高到飽和溫度，并產(chǎn)生水蒸汽；

步驟二，從低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)流出的水工質(zhì)進入中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)進行放熱反應(yīng)，將中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并與水工質(zhì)進行熱交換，水工質(zhì)吸收中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)所放出的熱能，進一步產(chǎn)生更多的水蒸汽；

步驟三，從中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)流出的水工質(zhì)進入高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)進行放熱反應(yīng)，將高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并與水工質(zhì)進行熱交換，水工質(zhì)吸收高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)所放出的熱能，形成過熱水蒸汽，之后流向發(fā)電機組進行發(fā)電。

進一步地，所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)包括若干串聯(lián)的CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系。

進一步地，所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)包括若干串聯(lián)的C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系。

進一步地，所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)包括若干串聯(lián)的MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明系統(tǒng)通過串聯(lián)高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、中溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，實現(xiàn)對太陽能的儲存，以及反向釋能放熱，為太陽能熱發(fā)電的儲能方式提供新的思路，同時本發(fā)明采用化學(xué)方式儲能，相比儲熱方式儲能，其儲能密度大，能夠有效地減少儲能系統(tǒng)的體積，并且儲能的能量更容易長期保存；采用梯級儲能技術(shù)，能夠充分地將吸熱工質(zhì)的能量傳給儲能系統(tǒng)，使吸熱器具有較高的效率。

進一步地，本發(fā)明所采用的CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系、中溫的C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系和低溫的MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系都是強吸熱和強放熱反應(yīng)體系，適合用做化學(xué)儲能的介質(zhì)。

本發(fā)明方法通過組合不同等級反應(yīng)溫度的可逆化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，以實現(xiàn)階梯級的儲能與釋能作用，吸熱工質(zhì)依次流經(jīng)高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)和低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，驅(qū)動高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)和低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)進行吸熱反應(yīng)，進而進行儲能；然后水工質(zhì)依次通過低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)和高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，驅(qū)動低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)和高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)進行放熱反應(yīng)，形成過熱水蒸氣，然后流向發(fā)電機組進行發(fā)電，進行完成釋能，本發(fā)明方法采用化學(xué)方式儲能，相比儲熱方式儲能，其儲能密度大，能夠有效地減少儲能系統(tǒng)的體積，并且儲能的能量更容易長期保存；采用梯級儲能技術(shù)，能夠充分地將吸熱工質(zhì)的能量傳給儲能系統(tǒng)，使吸熱器具有較高的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級儲能的示意圖；

圖2為本發(fā)明的基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級釋能的示意圖；

圖3為本發(fā)明的基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級儲能的實例圖；

圖4為本發(fā)明的基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級釋能的實例圖；

其中，1、太陽塔；2、吸熱器；3、高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)；4、中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)；5、低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)；6、吸熱工質(zhì)；7、水工質(zhì)；8、發(fā)電機組；9、CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系；10、C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系；11、MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系；12、空氣。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述：

如圖1和圖2所示，一種基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級儲能與釋能系統(tǒng)，包括太陽塔1、吸熱器2、可耐高溫的吸熱工質(zhì)6、高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3、中溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4、低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5、水工質(zhì)7和發(fā)電機組8。所述的吸熱器2為腔式吸熱器或者外置式圓筒吸熱器；所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3、中溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4和低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5是強吸熱和強放熱反應(yīng)，,吸熱工質(zhì)管路依次將所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3、中溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4和低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5串聯(lián)連接。具體為：所述的吸熱工質(zhì)6在所述的吸熱器2中被加熱成高溫，之后流向所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3，所述的吸熱器2的輸出口與所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3的高溫端相連，所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3的低溫端與所述的中溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4的高溫端相連，所述的中溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4的低溫端與所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5的高溫端相連，所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5的低溫端與所述的吸熱器2的輸入口相連，組合不同等級反應(yīng)溫度的可逆化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，以實現(xiàn)階梯級的儲能與釋能作用。具體的儲能過程包括以下步驟：

(1)從所述的吸熱器2的輸出口流出的高溫吸熱工質(zhì)首先進入所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3，驅(qū)動所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3進行吸熱反應(yīng)，將高溫的所述的吸熱工質(zhì)自身的熱能轉(zhuǎn)換為所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3的化學(xué)能，所述的吸熱工質(zhì)的溫度降低到中高溫。

(2)從所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3流出的中高溫的所述的吸熱工質(zhì)進入所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4，驅(qū)動所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4進行吸熱反應(yīng)，將中高溫的所述的吸熱工質(zhì)自身的熱能轉(zhuǎn)換為所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4的化學(xué)能，所述的吸熱工質(zhì)的溫度降低到低溫。

(3)從所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4流出的低溫的所述的吸熱工質(zhì)進入所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5，驅(qū)動所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5進行吸熱反應(yīng)，將低溫的所述的吸熱工質(zhì)自身的熱能轉(zhuǎn)換為所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5的化學(xué)能，所述的吸熱工質(zhì)的溫度進一步降低。

具體的釋能過程包括以下步驟：

(1)所述的水工質(zhì)7首先進入所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5。所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5進行放熱反應(yīng)(逆反應(yīng))，將所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并與所述的水工質(zhì)進行熱交換。所述的水工質(zhì)吸收所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5所放出的熱能，溫度升高到飽和溫度，并產(chǎn)生水蒸汽。

(2)從所述的低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5流出的所述的水工質(zhì)進入所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4。所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4進行放熱反應(yīng)(逆反應(yīng))，將所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并與所述的水工質(zhì)進行熱交換。所述的水工質(zhì)吸收所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4所放出的熱能，進一步產(chǎn)生更多的水蒸汽(或者全部所述的水工質(zhì)由液體水轉(zhuǎn)化為水蒸汽)。

(3)從所述的中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4流出的所述的水工質(zhì)進入所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3。所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3進行放熱反應(yīng)(逆反應(yīng))，將所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并與所述的水工質(zhì)進行熱交換。所述的水工質(zhì)吸收所述的高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3所放出的熱能，形成過熱水蒸汽，之后流向所述的發(fā)電機組8進行發(fā)電。

本發(fā)明通過梯級吸熱儲能，最大限度吸收所述的吸熱工質(zhì)6的熱能，使其溫度降到最低，從而使所述的吸熱器2和所述的吸熱工質(zhì)6之間的溫度差較大，以提高所述的吸熱器2的效率，高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)3、中高溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)4和低溫可逆熱化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)5內(nèi)部的反應(yīng)體系個數(shù)不限，各個反應(yīng)體系以串聯(lián)形式連接，且反應(yīng)溫度沿著所述的吸熱工質(zhì)的流動方向呈階梯狀遞減，在去除釋能功能之后，可用于不同反應(yīng)溫度的吸熱反應(yīng)體系，建立太陽能驅(qū)動的化工反應(yīng)系統(tǒng)。

下面對本發(fā)明的實施過程作進一步詳細描述：

如圖3和圖4所示，本發(fā)明提供一種基于可逆化學(xué)反應(yīng)的梯級儲能與釋能系統(tǒng)，包括太陽塔1、吸熱器2、水工質(zhì)7和發(fā)電機組8、CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9、C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10、MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11和空氣12(作為吸熱工質(zhì))。通過串聯(lián)高溫的CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9、中溫的C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10和低溫的MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11，實現(xiàn)對太陽能的儲存，以及反向釋能放熱。

CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9、中溫的C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10和低溫的MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11都是強吸熱和強放熱反應(yīng)體系，適合用做化學(xué)儲能的介質(zhì)。

空氣12的管路依次將CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9、C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10和MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11串聯(lián)連接。具體為：空氣12在吸熱器2中被加熱成高溫，之后流向CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9，吸熱器2的輸出口與CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9的高溫端相連，CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9的低溫端與C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10的高溫端相連，C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10的低溫端與MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11的高溫端相連，MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11的低溫端與吸熱器2的輸入口相連。

利用3個可逆反應(yīng)體系所處不同的反應(yīng)溫度范圍，以實現(xiàn)階梯級的儲能與釋能作用，其中CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9：600-900℃；C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10：350-500℃；MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11：250-350℃。

如圖3所示，具體的儲能過程包括以下步驟：

(1)從吸熱器2的輸出口流出的高溫的空氣12首先進入CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9，驅(qū)動CH₄+CO₂/CO+H₂可逆反應(yīng)體系9進行甲烷干式重裝的吸熱反應(yīng)，將高溫的空氣12自身的熱能轉(zhuǎn)換為CH4+CO2/CO+H2可逆反應(yīng)體系9的化學(xué)能，空氣12的溫度降低到中高溫。

(2)從CH4+CO2/CO+H2可逆反應(yīng)體系9流出的中高溫的空氣12進入C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10，驅(qū)動C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10進行環(huán)己烷的脫氫吸熱反應(yīng)，將中高溫的空氣12自身的熱能轉(zhuǎn)換為C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10的化學(xué)能，空氣12的溫度降低到低溫。

(3)從C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10流出的低溫的空氣12進入MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11，驅(qū)動MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11進行金屬鎂氫化物的脫氫吸熱反應(yīng)，將低溫的空氣12自身的熱能轉(zhuǎn)換為MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11的化學(xué)能，空氣12的溫度進一步降低。

如圖4所示，具體的釋能過程包括以下步驟：

(1)水工質(zhì)7首先進入MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11。MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11進行金屬鎂吸氫的放熱反應(yīng)(逆反應(yīng))，將MgH₂/Mg+H₂可逆反應(yīng)體系11的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并與水工質(zhì)7進行熱交換。水工質(zhì)7吸收MgH2/Mg+H2可逆反應(yīng)體系11所放出的熱能，溫度升高到飽和溫度，并產(chǎn)生水蒸汽。

(2)從MgH2/Mg+H2可逆反應(yīng)體系11流出的水工質(zhì)7進入C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10。C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10進行苯吸氫的放熱反應(yīng)(逆反應(yīng))，將C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并與水工質(zhì)7進行熱交換。水工質(zhì)7吸收C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10所放出的熱能，進一步產(chǎn)生更多的水蒸汽(或者全部水工質(zhì)7由液體水轉(zhuǎn)化為水蒸汽)。

(3)從C₆H₁₂/C₆H₆+H₂可逆反應(yīng)體系10流出的水工質(zhì)7進入CH4+CO2/CO+H2可逆反應(yīng)體系9。CH4+CO2/CO+H2可逆反應(yīng)體系9進行一氧化碳甲烷化的放熱反應(yīng)(逆反應(yīng))，將CH4+CO2/CO+H2可逆反應(yīng)體系9的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，并與水工質(zhì)7進行熱交換。水工質(zhì)7吸收CH4+CO2/CO+H2可逆反應(yīng)體系9所放出的熱能，形成過熱水蒸汽，之后流向后續(xù)的汽輪機發(fā)電機組8進行發(fā)電。

通過梯級儲能，儲能系統(tǒng)可充分地吸收空氣12的熱能，使其溫度由1000℃降到300℃，從而使吸熱器2和空氣12之間保持較大的溫度，維持吸熱器2的效率在較高水平。

如果去除了釋能功能之后，本發(fā)明還可用于建立太陽能驅(qū)動的甲烷和二氧化碳(CH₄+CO₂)的干式重裝、環(huán)己烷(C₆H₁₂)的脫氫和金屬鎂氫化物(MgH₂)的脫氫3個化工反應(yīng)系統(tǒng)。