[发明专利]太阳能集热产氢设备

说明书

技术领域

本发明涉及包括合式太阳能吸收系统和CuCl热循环产氢系统的太阳能集热产氢设备。

背景技术

太阳能作为低成本、绿色环保、可再生和不可耗尽的能源已广泛使用数十年，并且已研究将太阳能替代目前使用的化石燃料。可通过多种技术利用太阳能。一种广泛采用的技术是半导体光伏(PV)太阳能电池，通过该技术，阳光可直接转化为可使用的电能。光伏太阳能电池结构简单，并且易于安装，由此适于家用型的装置。但是，光伏太阳能电池通常具有相对低的光电转化效率，输出电压不稳定，并且不能在无阳光期间产生电能。

还可通过已知聚光型太阳能集热(CSP)技术利用太阳能。通过使用该技术，太阳光将被吸收并转化成热量而产生蒸汽，进而将蒸气用于驱动用于发电的涡轮机。其中，作为发展最快、最可商用的聚光型太阳能技术，抛物槽式利用抛物面形状的镜体作为聚光器，可将工作流体，例如熔融盐加热至高达550℃的温度。相对于光伏太阳能电池，CSP系统不依靠硅晶片的供应，特别对于大规模发电是更有效的，并且在加入储热系统的情况下即使在夜间也能够发电。但是，CSP系统需要安装蒸汽涡轮机来产生电能，这使得系统构造的成本有效性非常低。此外，上述两种太阳能技术不便于相对长时间地储存电能或热能。

另一方面，氢气可作为储存介质用于可再生能源、用于工业方法、用于产热和发电等，更重要的是氢气可以容易且相对长时间的储存。由于氢气可用于产生热能、电能或机械能，所以通常可使用氢气替代化石燃料。氢气最重要的优点在于氢气是可大规模制得的，由此可显著加快在运输领域中有效使用以氢气为原料的氢燃料电池的步伐，氢燃料电池可例如用作车辆的能源。

近年来已开发了多种技术用于太阳能热产氢。例如T.Pregger et al.,Prospects of solar thermal hydrogen production processes,International Journal of Hydrogen Energy 34(2009)4256-4267中所描述的，主要的热化学原理包括太阳能热化学循环、天然气和甲烷裂解的太阳能蒸汽再生等。

太阳能热化学循环产氢系统仍处于早期发展阶段。目前，已开发了基于铁氧化物的氧化还原对循环系统、硫热化学循环的混合系统和硫-碘系统、太阳能蒸汽甲烷再生系统、太阳能甲烷裂解系统、高温电解系统等。这些系统需要相对较高的反应温度(大于800℃)或需要大量的电能(高温电解系统)，因此对提供能源的太阳能吸收系统也提出较高的要求。

因此，存在对于更节能有效的太阳能集热产氢设备的需求。

发明内容

本发明一方面涉及太阳能集热产氢设备，其包括：聚光器；太阳能吸收器，用于吸收所述聚光器的光能；以及CuCl热循环产氢系统，CuCl热循环产氢系统由太阳能吸收器提供所需的热量。本发明所涉及的产氢设备需要的反应温度较低，节能有效。

附图说明

图1显示了本发明的一个实施方案所述的混合式太阳能吸收系统；

图2显示了CuCl热循环产氢系统的管路示意图。

具体实施方式

除非另外定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员通常理解的相同的含义。若存在矛盾，则以本申请提供的定义为准。

当以范围、优选范围、或者优选的数值上限以及优选的数值下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑该范围是否具体揭示。除非另外指出，本文所列出的数值范围旨在包括范围的端点，和该范围之内的所有整数和分数。

当术语“约”和“大约”用于描述数值或范围的端值时，所公开的内容应理解为包括具体值或所涉及的端值。

除非另外说明，本文中所有的百分比、份数、比值等均是按重量计。

本文的材料、方法和实施方案均是示例性的，并且除非特别说明，不应理解为限制性的。

以下详细描述本发明的混合式太阳能吸收系统和太阳能集热化学产氢系统。

本发明涉及太阳能集热产氢设备，其包括混合式太阳能吸收系统和CuCl热循环产氢系统，其中，CuCl热循环产氢系统的全部或部分电能由混合式太阳能吸收系统中的光伏电池组件提供。

a．混合式太阳能吸收系统