[发明专利]利用太阳能、微波和等离子体从生物质或煤中制备液体燃料和氢气的方法

权利要求书

1.用于制备主要含有CO和H₂的合成气的含碳化合物的气化方法，其特征在于，其包括：

A)第一步，在太阳微波反应器中，通过协同热能加热包含在所述太阳微波反应器中的化合物，来使化合物焙烧热解成炭和热解气体，所述协同热能由太阳辐射在反应器的壁表面上的会聚或反射，以及直接注入到所述反应器和化合物中的微波的集中所引起的反应器壁的加热来共同提供，以及

B)第二步，通过在旋流反应器中发生的化学氧化还原反应，将来自太阳微波反应器的所述炭和热解气体主要转化成CO和H₂，其中由于燃烧所述热解气体或附加气体、将受热的气体或气体混合物注入到所述旋流反应器中、以及通过直接注入到所述旋流反应器中的微波来直接加热存在于所述反应器中的气体，所述旋流反应器能够形成推进并氧化所述炭颗粒的气态涡旋。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在热能的协同作用下，将用于发生氧化还原反应的气体进行加热、加速和加压，所述热能通过太阳辐射在所述反应器壁的表面上的会聚和/或反射，以及通过注入到所述反应器中的微波对加压和加速加热反应器的壁进行加热来产生。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述旋流反应器和/或所述加压和加速加热反应器包括用于制备气态等离子体和混合的气体/颗粒等离子体或等离振子的装置。

4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，将微波与红外辐射同时使用，优选在与CO₂分子的不对称振动模式的吸收频率相对应的频率下同时使用。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，气化基材包含非均匀分散的颗粒，所述非均匀分散的颗粒包含含碳化合物的颗粒和任选地与含碳化合物的颗粒附聚或混合的、促进气化的附加颗粒。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述附加颗粒包括还原性金属，所述还原性金属通过氧化还原反应以及由颗粒中形成的电流所产生的电弧产生带电荷的元素和自由基，来促进气化，以及所述附加颗粒还包括二氧化硅和/或硅颗粒，所述二氧化硅和/或硅颗粒产生能够以SiC形式与包含在化合物中的一部分碳相结合的SiO。

7.用于实施以上权利要求中任一权利要求所述方法的设备，其特征在于，其包括太阳微波焙烧热解反应器和旋流反应器，其中所述太阳微波焙烧热解反应器包括管道，例如由耐火材料制成的管道(1)；用于移动所述太阳微波焙烧热解反应器管道内的化合物的装置(2)；用于在反应器管道表面上集中太阳辐射并引起太阳辐射会聚的装置(3-3a-4-5)；用于使反应器管道与外部环境隔绝的装置(图1.1c)；用于改善反应器管道的热惯性的装置；用于产生微波的装置；用于引导微波的装置，并且在所述旋流反应器中包括至少两个重叠或嵌套的并互相联通的旋流器单元；能够在单元中燃烧以产生气体涡旋的装置；用于将气体横向或切向注入所述单元以产生气体涡旋的装置；用于产生并引导微波的装置。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，其特别地包括氧化气体加压和加速加热反应器，所述氧化气体加压和加速加热反应器包括管道，例如由耐火材料制成的管道；用于在反应器管道表面上集中太阳辐射并引起太阳辐射会聚的装置；用于使反应器管道与外部环境隔绝的装置；用于改善反应器管道的热惯性的装置；通过将气体和任选的颗粒压缩、加热和加速而使它们沿反应器管道移动的装置。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述氧化气体加压和加速加热反应器特别地包括叶片转子、离心压缩机和/或叶片压缩机、涡轮、至少一个环状腔室和至少一个任选地由红外源补充的微波源，以便将气体移动、压缩、加热和加速。

10.如根据权利要求6至9中任一权利要求所述的装置，其特征在于，其包括用于产生气态等离子体和/或混合气体/颗粒等离振子的感应或非感应电流、光学和微波装置。

11.如权利要求6至10中任一权利要求所述的装置，其特征在于，其包括用于产生1GHz至300GHz微波并引导所述微波的至少一个磁控管和至少一个波导。