The invention discloses a membrane reaction system and a method for converting solar energy into chemical energy, belonging to the technical field of new energy. A solar concentrator and a membrane reactor are arranged on one side of the solar concentrator. The two sides of the membrane reactor are respectively oxidation zone and reduction zone. The oxidation zone is provided with an oxidation side heat exchanger and an oxidation side cooler, and the reduction zone is provided with a reduction zone cooler. When the control side is hypoxic and the oxidation side is oxidative, the membrane reactor can react with the gas on both sides to isolate the gas and pressure on both sides and transfer the transverse oxygen ions. Compared with other reaction systems in this field, this system can realize continuous production of fuel gas and avoid the problem of mechanical energy consumption in solid material transportation. The system can achieve high energy conversion efficiency and has high popularization value.
【技术实现步骤摘要】
一种将太阳能转化为化学能的膜反应系统及方法
本专利技术属于新能源
,具体涉及一种将太阳能转化为化学能的膜反应系统及方法。
技术介绍
清洁及可再生能源的开发、转化和利用是世界范围内的研究热点,对人类社会长期可持续发展具有重要意义。在诸多可再生能源中,太阳能储量丰富,分布广泛,清洁无污染,具有巨大的开发潜力。以金属氧化物为媒介,通过两步热化学循环分解水或二氧化碳,从而将太阳能转化为化学能是太阳能转化的重要途径之一。该循环的原理是利用较活泼的金属与其氧化物之间(如Zn/ZnO)或者金属的不同价态氧化物之间(如Fe3O4/FeO)的氧化还原反应实现水和二氧化碳的分解。第一步为还原反应,金属氧化物在高温(>1300℃)低氧分压条件下放出氧气,金属离子被还原至单质或较低价态。第二步为氧化反应,可在较低温度(400-1000℃)下进行,被还原的金属氧化物与水蒸气或二氧化碳接触并获得其中的一个氧原子,产生氢气或一氧化碳,金属离子则被氧化至还原前的状态。一些金属氧化物,如铈基氧化物(氧化铈及掺杂有其他金属离子的氧化铈)和一些钙钛矿结构的氧化物(ABO3型氧化物),在不同的温度和氧分压条件下晶格内可表现为不同数目的氧空位,利用这一性质,可在其发生非化学计量数变化的情况下实现两步循环。提高系统的能量转化效率是该领域研究的核心目标。热力学分析显示气相热损失和固相热损失是此类转化过程中的主要能量损失,对总体的能量转化效率具有决定性意义。气相热损失是指排出的气体由反应温度降至常温放出的热量,这一部分热量如不加以回收则表现为能量损失。为将第一步反应过程中产生的氧气带出反应区,保持 ...
【技术保护点】
1.一种将太阳能转化为化学能的膜反应系统,其特征在于,包括太阳能聚光器(1)和设置在其一侧的膜反应器(2),在膜反应器(2)的两侧分别为氧化区和还原区,氧化区设有氧化侧换热器(3)和氧化侧冷却器(5),还原区设有还原侧冷却器(4)和真空泵(6);氧化侧换热器(3)的冷流体出口与膜反应器(2)的氧化侧入口相连,膜反应器(2)的氧化侧出口与氧化侧换热器(3)的热流体入口相连,氧化侧换热器(3)的热流体出口与氧化侧冷却器(5)的入口相连;膜反应器(2)的还原侧出口与还原侧冷却器(4)的入口相连,还原侧冷却器(4)的出口与真空泵(6)的入口相连;膜反应器(2)的膜采用金属氧化物制成的致密膜结构,金属氧化物为氧化铈或掺杂金属离子的铈基氧化物。
【技术特征摘要】
1.一种将太阳能转化为化学能的膜反应系统,其特征在于,包括太阳能聚光器(1)和设置在其一侧的膜反应器(2),在膜反应器(2)的两侧分别为氧化区和还原区,氧化区设有氧化侧换热器(3)和氧化侧冷却器(5),还原区设有还原侧冷却器(4)和真空泵(6);氧化侧换热器(3)的冷流体出口与膜反应器(2)的氧化侧入口相连,膜反应器(2)的氧化侧出口与氧化侧换热器(3)的热流体入口相连,氧化侧换热器(3)的热流体出口与氧化侧冷却器(5)的入口相连;膜反应器(2)的还原侧出口与还原侧冷却器(4)的入口相连,还原侧冷却器(4)的出口与真空泵(6)的入口相连;膜反应器(2)的膜采用金属氧化物制成的致密膜结构,金属氧化物为氧化铈或掺杂金属离子的铈基氧化物。2.一种将太阳能转化为化学能的方法,其特征在于,将太阳能转化为化学能的膜反应系统,包括:太阳能聚光器(1),用于聚焦太阳能;膜反应器(2),用于将流入的二氧化碳分解产生一氧化碳,或者...
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