[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

说明书

本发明公开了一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统，包括依次相连的产氨子系统、储氨子系统、输氨子系统以及用氨子系统共四个部分，产氨子系统包括EMR消除多次反射复合抛物面聚光器聚光器、太阳能光伏板、等离子辅助光电催化合成氨反应器、氨水解吸装置、平板型太阳能集热器，储氨子系统包括氨气压缩机、冷凝器、尿素合成器、抛物槽式太阳能集热器、尿素提取装置、物料仓、尿素水解器、线性菲涅尔式太阳能集热器，输氨子系统包括升压站、太阳能光伏板、氨气运输管道一段、氨气运输管道二段；用氨子系统包括氨分解炉、燃料电池、热机、塔/碟式太阳能集热器。本发明充分利用太阳能资源制备氨气，并借助尿素这个稳定的载体来实现氨能的低成本、长时间存储。

技术领域

本发明属于氨能源的清洁生产以及高效储存利用技术领域，具体涉及一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统。

背景技术

目前，合成氨技术已经发展得很成熟，主要是通过化石燃料生成原料气：一氧化碳和氢气，再把净化后的原料气和氮气混合，在催化剂和高温的共同作用下生成氨气。根据化石燃料的不同，制氨的方法可分为天然气制氨、重质油制氨气、以及煤制氨。随着科技的进步，人们也在对合成氨工艺进行改进，通过各种方法提高能量利用率以及氨的产率，但是由于原料来源于化石燃料，在制氨的过程中不免会产生大量的二氧化碳，甚至还会产生有毒的一氧化碳以及硫化物，对环境的危害很大。而且由于反应条件需要维持在高温高压的情况下，能量的消耗巨大，需要燃烧大量的化石燃料提供反应所需的温度，也提高了氨气的生产成本。总的来说，现代氨的制取工艺成本高，环境污染严重，有很大的改进空间。

在现有的技术中都是把氨气液化放置于液氨罐内进行存储。根据储罐压力的不同可以分为常压储存和带压储存：常压储存指的是储罐内部压力为基本大气压，温度维持在零下33摄氏度，需要一套维持低温冷冻的系统，一般用于1000立方米的储罐，造价较高。带压储存指的是，储罐内部温度在10摄氏度以上，储罐内部维持较高的压力，适用于较小的储罐，但存储过程危险，一旦发生事故破坏严重，因此储罐需要具备较高的强度，储罐的制备困难且昂贵。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统，充分利用太阳能资源制备氨气，并借助尿素这个稳定的载体来实现氨能的低成本、长时间存储，来解决当今时代面临的能源枯竭、环境污染以及资源分布和经济发展水平不平衡的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于太阳能驱动制取绿氨的产储输用综合能源系统，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。

所述产氨子系统包括EMR(消除多次反射复合抛物面聚光器)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；