[发明专利]一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统

权利要求书

1.一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统，其特征在于，包括产氨子系统、储氨子系统、输氨子系统以及用氨子系统共四个部分，其中：

所述产氨子系统以太阳能为能源，将氮气和水转化成氨，并解吸出氨气，传递至储氨子系统；

所述储氨子系统用于给氨气提升压力，形成液氨，并以太阳能为能源，经过反应提纯形成固体尿素进行存储，固体尿素用于反应生成氨气传递至输氨子系统；

所述输氨子系统以太阳能为能源压缩氨气，并传输至用氨子系统；

所述用氨子系统以太阳能为能源，通过分解反应将部分氨气转化为氢气与氮气，然后通过电化学反应将氨氢混合气及氧气中的化学能转换为电能输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统，其特征在于，所述产氨子系统包括EMR聚光器(1)、太阳能光伏板(2)、等离子辅助光电催化合成氨反应器(3)、氨水解吸装置(4)、平板型太阳能集热器(5)，其中，EMR聚光器(1)与等离子辅助光电催化合成氨反应器(3)组合使用，太阳能光伏板(2)放置在等离子辅助光电催化合成氨反应器(3)的周围，等离子辅助光电催化合成氨反应器(3)的出口与氨水解吸装置(4)的入口相连，平板型太阳能集热器(5)的热水出口与氨水解吸装置(4)的热水进口相连，氨水解吸装置(4)的出口与氨气压缩机(6)的入口相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统，其特征在于，所述EMR聚光器(1)用于为等离子辅助光电催化合成氨反应器(3)提供足够的光强照着光阳极上，为反应提供光电流和光生电压，降低整个反应池所需的电压；太阳能光伏板(2)用于为等离子辅助光电催化合成氨反应器(3)提供电能；等离子辅助光电催化合成氨反应器(3)用于把自然界中的氮气和水转化成氨，并输送给氨水解吸装置(4)；平板型太阳能集热器(5)用于为氨水解吸装置(4)提供解吸反应所需要的100摄氏度以下的反应热；氨水解吸装置(4)用于加热反应后的电解液，把溶在水中的氨解吸出来形成氨气；

所述等离子辅助光电催化合成氨反应器(3)中，氮气和氧气保持1：1的比例与少量水共同通入反应器内部的等离子体，被等离子体活化为NH₄⁺、NO₂^-、NO₃^-，被活化后的氮化物进入反应池内与电解水生成的质子发生反应生成氨，生成的氨溶于电解液内，电解液被输送到氨水解吸装置(4)中在100摄氏度以下把氨气解吸出来，经过氨水解吸装置(4)出口处的干燥剂去除所携带的微量水分形成纯氨气。

4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统，其特征在于，所述储氨子系统包括氨气压缩机(6)、冷凝器(7)、尿素合成器(8)、抛物槽式太阳能集热器(9)、尿素提取装置(10)、物料仓(11)、尿素水解器(12)、线性菲涅尔式太阳能集热器(13)，其中，氨气压缩机(6)的出口与冷凝器(7)的入口相连，尿素合成器(8)的物料入口分别与冷凝器(7)的出口以及二氧化碳输送管道相连，尿素合成器(8)的导热油入口与抛物槽式太阳能集热器(9)的导热油出口相连，尿素合成器(8)的物料出口以及尿素提取装置(10)的出口均与物料仓(11)相连，尿素水解器(12)的物料入口与物料仓(11)的出口以及水输送管道相连，线性菲涅尔式太阳能集热器(13)的水蒸气出口与尿素水解器(12)的水蒸气入口相连，尿素水解器(12)的出口连接着氨气运输管道一段(14)。

5.根据权利要求4所述的一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统，其特征在于，所述氨气压缩机(6)用于给氨气提升压力；冷凝器(7)把带有一定压力的氨气冷凝成液氨；尿素合成器(8)用于合成固体尿素；抛物槽式太阳能集热器(9)用于给尿素合成器8提供反应所需200-220摄氏度的反应热；尿素提取装置(10)用于把尿液中所含尿素以及农业废水中的尿素提纯形成固体；物料仓(11)用于存储固体尿素；尿素水解器(12)用于把尿素水解生成氨气，进而被利用；线性菲涅尔式太阳能集热器(13)为尿素水解器提供反应所需130-180摄氏度的反应热。