【技术实现步骤摘要】
基于直接太阳能梯级利用的聚光光热电耦合制氢反应系统
本专利技术属于新能源制备领域,具体涉及一种基于直接太阳能梯级利用的聚光光热电耦合制氢反应系统。
技术介绍
近年来,随着传统化石能源的加剧发展,给人类带来了难以修复的环境问题,例如地球变暖,海平面上升,工业废弃物过度排放造成的雾霾严重等。因此,迫切需要一种高效、无污染的清洁能源来缓解传统能源形势的压力,甚至完全取而代之。最近中国一大批如“互联网+”智慧能源、储能、区域链、综合能源服务等新兴能源新技术,新模式,新业态也正在蓬勃兴起。太阳能因为其取之不尽用之不竭,而且清洁无污染,被各个国家相继视为极具潜力的高效能源。然而其客观不连续性以及能流密度低等缺点给其直接利用带来了很多困难,难以满足人们日常生活的刚性需求。氢能是一种燃烧热值高,清洁高效的二次能源,将直接太阳能通过分解水转为氢能进行储存利用是非常不错的能源利用方式。其中,涉及的太阳能光催化制氢技术就是一种比较有代表性的途径,然而现在反应过程中的大多数光催化剂将太阳能转化为氢能的能量效率非常低,目前最高只有6.6%左右。美国能源局DOE之前规定,太阳能到氢能的转化效率到10%就可以进行商业化应用。因此,通过耦合其他物理场,像热能等或者与其他制氢技术相结合的方式来实现太阳能光热电耦合制氢是一种很好的优化途径。这种耦合的方式能够基于太阳能全光谱进行梯级化利用,相比传统的仅仅利用可见光及紫外光区的光催化制氢反应,能使太阳能到氢能的总体效率得到很大的提升。一个具体的太阳能驱动的光催化分解水制氢反应,主要是半导体 ...
【技术保护点】
1.基于直接太阳能梯级利用的聚光光热电耦合制氢反应系统,其特征在于,包括菲涅尔聚光透镜(3),十字型法兰(10),光热催化反应模块(22),质子陶瓷蒸汽电解器(17),混合液管道(6),以及包覆在混合液管道(6)上的柔性光伏片(9);其中,十字型法兰(10)的前后两端设置有高透耐压玻璃(11),左右两端用于与混合液管道(6)进行连接,高透耐压玻璃(11)设置在菲涅尔聚光透镜(3)的焦点处,用于接收聚光太阳能,十字型法兰(10)正后方设置有复合抛物面聚光器(8),用于反射多余的太阳能透过光以及散射光,复合抛物面聚光器(8)的焦点轴上设置有柔性光伏片(9),用于吸收二次反射光及散射光,并将其转化为电能储存;十字型法兰(10)腔体内部放置有光热催化反应模块(22),菲涅尔聚光透镜(3)左侧设置有质子陶瓷蒸汽电解器(17)用于电解水蒸气制氢。/n
【技术特征摘要】
1.基于直接太阳能梯级利用的聚光光热电耦合制氢反应系统,其特征在于,包括菲涅尔聚光透镜(3),十字型法兰(10),光热催化反应模块(22),质子陶瓷蒸汽电解器(17),混合液管道(6),以及包覆在混合液管道(6)上的柔性光伏片(9);其中,十字型法兰(10)的前后两端设置有高透耐压玻璃(11),左右两端用于与混合液管道(6)进行连接,高透耐压玻璃(11)设置在菲涅尔聚光透镜(3)的焦点处,用于接收聚光太阳能,十字型法兰(10)正后方设置有复合抛物面聚光器(8),用于反射多余的太阳能透过光以及散射光,复合抛物面聚光器(8)的焦点轴上设置有柔性光伏片(9),用于吸收二次反射光及散射光,并将其转化为电能储存;十字型法兰(10)腔体内部放置有光热催化反应模块(22),菲涅尔聚光透镜(3)左侧设置有质子陶瓷蒸汽电解器(17)用于电解水蒸气制氢。
2.根据权利要求1所述的基于直接太阳能梯级利用的聚光光热电耦合制氢反应系统,其特征在于,还包括立方体框架(4),菲涅尔聚光透镜(3)设置在立方体框架(4)的一个面上,立方体框架(4)的下方设置有底座(2),底座(2)左右两侧设置有两条横梁,用于固定底座(2);立方体框架(4)的左右两侧分别通过套筒滑杆(5)与固定在底座(2)上的两根横梁连接,通过改变套筒滑杆(5)的高度来改变菲涅尔聚光透镜(3)的倾角;底座(2)的四个角上设置有四个活动滑轮(1),活动滑轮(1)的设置方便整个反应系统间断性地跟踪太阳能的位置。
3.根据权利要求2所述的基于直接太阳能梯级利用的聚光光热电耦合制氢反应系统,其特征在于,十字型法兰(10)与混合液管道(6)连接段主体穿插在底座(2)后上方的两个孔内;用于固定复合抛物面聚光器(8)的半圆形支撑架(13)的两端、混合液管道(6)以及立方体框架(4)的后方两条棱通过三个十字架(7)进行连接,十字架(7)在十字型法兰(10)两侧对称设置,共六个。
4.根据权利要求2所述的基于直接太阳能梯级利用的聚光光热电耦合制氢反应系统,其特征在于,所有的混合液管道(6)的材质为不锈钢,光热耦合反应模块(22)的材质为有机玻璃;立方体框架(4)和底座(2)的材质均为不锈钢。
5.根据权利要求1所述的基于直接太阳能梯级利用的聚光光热电耦合制氢反应系统,其特征在于,光热催化反应模块(22)由透光面(21),上下设置的水流道(20)及带底的圆柱形墙体外壳构成,...
【专利技术属性】
技术研发人员:敬登伟,曾子龙,潘嘉欣,耿嘉锋,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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