用于太阳能的超聚集和长距离光纤传输的装置以及通过热光解产生H2/O2混合物的相关方法制造方法及图纸

一种用于从太阳能聚集器产生氢/氧耦对的装置，包括由一个或多个光纤形成的用于收集太阳能的部件，其特征在于，中空光纤的入口和出口由预成型件的未拉伸区域形成，使得能够长距离传输太阳能通量。离传输太阳能通量。离传输太阳能通量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于太阳能的超聚集和长距离光纤传输的装置以及通过热光解产生H2/O2混合物的相关方法


[0001]本专利技术涉及用“免费”方法(太阳能源)替代石油/化石燃料和常规电池(储存)以非常低的价格(等于或低于原油的价格)生产太阳能。
[0002]优点是避免了复杂或昂贵的材料(稀有金属，催化剂等)，不存在磨损或如在电解槽或燃料电池中的维护，丰富和可用的材料(碳/石墨，水等)，免费能源(太阳，水)，并且提供100％清洁的可再生能源而没有社会或环境影响，具有至少40年的使用寿命。它提供了供给燃料电池以及进行储存的可能性，特别是通过燃烧h2/o2混合物，该混合物单独储存，然后在特定的燃烧器中燃烧(放热反应)以供给热力学装置或炉，燃烧产生水蒸汽，该水蒸汽在本专利技术中无限循环。
[0003]运行原理：
[0004]本专利技术所基于的原理是太阳能超聚集(10,000太阳的量级)和将聚集的太阳能通量注入预成型件中，该预成型件可以配备有或可以不配备有通向理想中空光纤(或光纤束)的窗，该理想中空光纤的芯是空的(没有光损耗的纯波导)，该理想中空光纤的入口是具有足以接收聚集的通量而不损坏的直径的预成型件。预成型件可以是满的(棒/拉伸管)或由入口窗封闭，并且相对端也是封闭的，从而使得光纤的内部处于真空，真空不与宽光谱上的光传导相反。
[0005]波导组件由不同折射率的玻璃组成，通过反射构成波导＝具有不同光学特性的两个同轴玻璃管然后拉伸以形成光纤，芯理想地处于真空。进入真空芯的气体捕集器(也称为“吸气器”)或合适的装置使得可以吸收/排出任何污染物/脱气。100μw的工业激光光纤可以传输100kw，并且1.000μ的中空光纤将使得可以达到和超过1.6MW(具体参见由Laurent Provino,Laurent Brilland,Achille Monteville,David Landais,Olivier Le Goffic,Denis Tregoat和David Mechin的文章“Microstructured optical fibers”)。
[0006]反应器内的光纤的端部终止于第二较小的预成型件，该预成型件可以是实心的或装配有由玻璃或具有合适光学特性的材料制成的窗，准直光学器件，聚集器，聚焦光学器件等，从而形成合适的光学结构以允许聚焦在点上，特别是例如通过使用光学双合透镜来考虑不同的波长。光学器件接收一个(或多个)抗反射处理，并且可接收冷却或温度控制装置。对于低功率安装，光纤理想地非常短，反应器安装在太阳能聚集器上。在非常高的功率下，反应器可以远离太阳能聚集源，太阳能聚集源可以包含一个或多个远程聚集器，以便具有完美地优化参数的系统＝能够承载1MW光和更多(1.000μ)的高度聚集太阳能的长距离光纤传输。
[0007]然后，纤维或纤维束的端部到达“反应器”(解离器将更精确)中，该反应器由真空腔构成，该真空腔理想地由石墨或合适的材料制成，优选地覆盖有硬表面。在一端是喷射水(或蒸汽)流的喷嘴，该流被太阳能通量拦截并解离。喷嘴和光纤可以是同轴的，或者可以形成更大或更小的角度，以避免光学端/光学部件的任何劣化或污染或热冲击。光学元件被覆盖以防止来自水分子或h2和o2化合物的化学侵蚀。一大组纤维也可以几乎垂直于喷嘴。反
应器打开以允许容易地更换损坏的部件。
[0008]当反应器由于不可避免的损失而经受高温时，该热源可用于经由围绕真空室的装置(例如管状的)产生高温水蒸气，同时确保其冷却。该高温高压水蒸汽到达真空室并立即被光通量解离。蒸汽的优点是它输送解离所需的部分能量。
[0009]为了提高总的有效效率，我们可以考虑存在附加源，以在有利于解离的波长下将聚集的通量发送到水/蒸汽通量上，附加源例如某些电磁辐射(微波等)、来自LED或激光二极管I的光、可见光、UV、X等、以及这些波的混合。
[0010]调节水/光通量以完美地优化解离并避免组分的任何劣化或其它有害现象。为此目的提供布置在不同地方的传感器；它们还用作安全装置。
[0011]反应器内的真空使得可以进行化学猝灭以防止反应器中的分子重组或爆炸，然后将o2/h2原子吸向最终的分离(纯化)装置，以及将未解离的水/蒸气再循环并避免对气体纯度有害的污染。
[0012]从反应器开始，原子被卷入在涡流中，该涡流可以是兰克
‑
希尔施(Ranque
‑
Hilsch)型的，促进由于不同的原子质量(coef.1至16)的分离，该反应器的壁形成交换器，允许冷却，同时预热待解离的水。涡流然后分成两个不同的回路，一个优选包含氧和另一个包含氢。
[0013]预过滤装置允许未解离的水返回并再注入反应器中。
[0014]然后使用静电场和电磁场或一组装置以及任何其它合适的方法的耦合来进行另外的分离方法，其允许极好的分子分离并将原子返回到正确的回路。最后的纯化可以通过例如化学过滤法、分子筛或其它方法进行，目的是提供高纯度气体，该高纯度气体特别地可以在相同的闭合回路装置中无限循环，特别地用于太阳能燃料或“PAC”、“电池”或任何其它装置。
[0015]光学部件，特别是由二氧化硅制成的光学部件，理想地覆盖有保护层以保护它们免受可能与O2/H2或H2O的化学反应，这可能降低它们的性能。
[0016]专利

[0017]本专利技术涉及从太阳能发电厂生产太阳能源的NRE(新的可再生能源)的领域，所述NRE为氢/氧偶对的形式，称为“太阳能燃料”(商品名)，所述太阳能发电厂与在本文所用的“反应器”中进行太阳能超聚集的特殊光纤相关，所述反应器用于以非常高的效率解离水分子，并且没有磨损或维护或化学品的使用。
[0018]这种具有33kwh/kg(Li/离子电池＝200wh/kg)的能量密度的氢/氧耦对使得可以例如供应不同类型的过程，例如非常高密度的能量存储(太阳能燃料)，热泵功率(燃料电池)，传统上用烃运行的马达或所有燃烧装置(炉、火焰、加热器、DHW、烹饪设备等)，或火箭发动机和所有航天器。
[0019]本专利技术理想地实现了一种太阳能聚集器，其在焦点处可实现高达20,000个太阳的聚集率，称为超聚集器。因此，可以使用理想地为中空的光纤来实现30,000太阳量级的聚集率，并将太阳能通量长距离地朝向目标传输或将其注入到反应器中。
[0020]因此，该能量密度足以确保在该方法中简单地通过光/物质相互作用而自发和完全解离水分子，我们将其称为热光解，因为它涉及可见和不可见光谱的几个频带对水通量的组合作用。术语“热”来自红外线的温度/热搅拌，术语“光”来自可见光或更高光谱的光子
(UV，X)，和“解”表示解离。
[0021]历史上最近开发和使用的一种传输能量的方法是使用光导。
[0022]可能最熟知的光导类型是光纤。后者可以由二氧化硅、玻璃或聚合物制成。它通常由折射率n
c
的芯和折射率小于芯的折射率为n
g
的包层制成。它承载的辐射通过全内反射在芯中传播。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从太阳能聚集器产生氢/氧耦对的装置，所述装置包括由一个或多个光纤(1)构成的用于收集太阳能的部件，其特征在于，中空光纤的入口和出口由预成型件(2)的未拉伸区域(3)形成，从而允许传输太阳能通量。2.如权利要求1所述的用于产生氢/氧耦对的装置，其特征在于，所述装置包括能量转换模块，所述能量转换模块由反应器(11)组成，所述反应器(11)例如由石墨制成并且具有表面被硬化以防止腐蚀的腔(11)，所述反应器连接到抽真空部件，所述模块在接收所传输的光能的区域中包括所述腔(11)内的水微细化喷嘴(4)，所述石墨反应器(11)具有通往涡流的出口(8)以分离氧和氢。3.如权利要求2所述的用于产生氢/氧耦对的装置，其特征在于，所述微细化喷嘴(4)以同轴或几乎垂直的方式与所述光纤(1)的出口端相对放置。4.如权利要求1所述的用于产生氢/氧耦对的装置，其特征在于，所述装置由在面向中空纤维(1)的端部处形成的预成型件(2)形成，所述预成型件(2)包括光学窗或耦合(准直)加上气体捕集器。5.如权利要求3所述的用于产生氢/氧耦对的装置，其特征在于，所述反应器(11)包括水喷射器(17)，所述水喷射器(17)用于将要经受高温的水或蒸汽雾化为非常细的雾，并且由与光能束相互作用产生的光子的作用使...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：纽斯公司，
类型：发明
国别省市：