一种太阳能制氨系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种太阳能制氨系统，包括光热系统、储热系统、光伏发电系统、合成氨反应器，所述光热系统用于接收太阳能并产生热量；储热系统与光热系统相连，以通过光热系统将产生的热量通过储热系统中存储，光伏发电系统连接汇流箱，汇流箱连接电解槽，以使光伏发电系统产生的电流通过汇流箱供应至电解槽，使得电解槽电解生成氢气，合成氨反应器与储热系统相连，以通过储热系统将存储的热量通入合成氨反应器中进行合成氨反应，合成氨反应器与电解槽相连，以使电解槽中电解生成的氢气与通入合成氨反应器中的氮气反应制备氨气。实现了对太阳能的有效利用，并且制得绿氨，可助力双碳目标的实现。的实现。的实现。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能制氨系统


[0001]本技术涉及太阳能制氨
，尤其涉及一种太阳能制氨系统。

技术介绍

[0002]氢能源拥有诸多优点，但难以储存和运输，成本高昂，很容易泄露，对储存容器要求高，并且氢气非常活泼，与空气混合后很容易发生燃烧和爆炸。如果远距离运输氢，需要将其液化，在常压状态下，需要将其温度降低到
‑
235摄氏度以下，能耗较高。如果以管道运输，则需要克服纯氢以及掺氢的气体给管道带来的安全隐患，攻克氢气管道的材料难题。氨由一个氮原子和三个氢原子组成，是天然的储氢介质；常压状态下，温度降低到
‑
33摄氏度，就能够液化，便于安全运输。目前全球八成以上的氨用于生产化肥，并且氨有完备的贸易和运输体系。理论上，可以用可再生能源生产氢，再将氢转换为氨，运输到目的地。然后直接对氨能进行利用。但是合成氨反应过程需要高温高压的环境，高温会额外增加成本，如果可以利用可再生能源产热，提供热能，就可以降低合成氨过程中高温带来的能耗问题。因此，找到一种既可以生产氢气又可以提供热能的可再生能源十分重要。

技术实现思路

[0003]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本技术的目的在于提出一种太阳能制氨系统，将太阳能通过光伏发电系统转换成电能，利用光热系统转化成热能，利用热能给合成氨反应器提供高温反应环境，利用电能进行电解水制氢，将电解水系统制得的氢气提供给合成氨系统作为反应物使用，从而实现了对太阳能的有效利用，并且制得绿氨，可助力双碳目标的实现。
[0005]为达到上述目的，本技术提出的一种太阳能制氨系统，包括：
[0006]光热系统，所述光热系统用于接收太阳能并产生热量；
[0007]储热系统，所述储热系统与所述光热系统相连，以通过所述光热系统将产生的热量通过所述储热系统中存储；
[0008]光伏发电系统，所述光伏发电系统连接汇流箱，所述汇流箱连接电解槽，以使所述光伏发电系统产生的电流通过所述汇流箱供应至所述电解槽，使得所述电解槽电解生成氢气；
[0009]合成氨反应器，所述合成氨反应器与所述储热系统相连，以通过所述储热系统将存储的热量通入所述合成氨反应器中进行合成氨反应，所述合成氨反应器与所述电解槽相连，以使所述电解槽中电解生成的氢气与通入所述合成氨反应器中的氮气反应制备氨气。
[0010]进一步地，所述电解槽为碱性电解槽。
[0011]进一步地，所述电解槽中的电解液为30％氢氧化钾溶液，所述电解槽工作温度为70
‑
90℃。
[0012]进一步地，所述光热系统为槽式系统、碟式系统或者塔式系统中的一种或几种。
[0013]进一步地，所述储热系统包括：
[0014]高温熔盐罐，所述高温熔盐罐与所述光热系统的吸热器相连；
[0015]低温熔盐罐，所述低温熔盐罐与所述吸热器相连；
[0016]热交换器，所述热交换器与所述高温熔盐罐和所述低温熔盐罐相连，以通过所述热交换器将所述高温熔盐罐中的高温熔盐储热介质热交换得到高温蒸汽，以使所述高温蒸汽通入所述合成氨反应器中提供热量。
[0017]进一步地，所述熔盐储热介质为熔融碳酸盐、氯化钾、氟化钠或氯化钠中的一种或几种。
[0018]进一步地，还包括气体纯化装置，所述气体纯化装置分别与所述电解槽和所述合成氨反应器相连，以使所述电解槽中电解生成的氢气通过所述气体纯化装置进行纯化处理后通入所述合成氨反应器中进行反应。
[0019]本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0020]本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0021]图1是本技术一实施例提出的一种太阳能制氨系统的结构示意图；
[0022]图2是本技术一实施例提出的一种太阳能制氨系统的结构示意图；
[0023]图3是本技术另一实施例提出的一种太阳能制氨方法的流程示意图；
[0024]图中，1、光热系统；2、储热系统；21、高温熔盐罐；22、低温熔盐罐；23、热交换器；3、光伏发电系统；4、合成氨反应器；5、汇流箱；6、电解槽。
具体实施方式
[0025]下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。相反，本技术的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0026]图1是本技术一实施例提出的一种太阳能制氨系统结构示意图。
[0027]参见图1和图2，一种太阳能制氨系统，包括光热系统1、储热系统2、光伏发电系统3、合成氨反应器4，光热系统1用于接收太阳能并产生热量，储热系统2与光热系统1相连，以通过光热系统1将产生的热量通过储热系统2中存储；光伏发电系统3连接汇流箱5，汇流箱5连接电解槽6，以使光伏发电系统3产生的电流通过汇流箱5供应至电解槽6，使得电解槽6电解生成氢气，合成氨反应器4与储热系统2相连，以通过储热系统2将存储的热量通入合成氨反应器4中进行合成氨反应，合成氨反应器4与电解槽6相连，以使电解槽6中电解生成的氢气与通入合成氨反应器4中的氮气反应制备氨气。
[0028]可以理解的是，由于制备氨的过程中需要原料氢气和氮气，同时需要高温加热，通过光热系统吸收太阳能产生热量，热量能够供应制备氨的加热，另外通过光伏发电系统发电产生的电流能够供应电解槽6进行电解，电解产生的氢气直接能够供应合成氨反应，实现
太阳能制氨的应用，另外，合成氨反应器4制得的氨气可以制备成液氨，液氨比氢气更利于运输，氨气也可直接进行燃烧供能。
[0029]在一些实施例中，电解槽6为碱性电解槽，电解槽6中的电解液为30％氢氧化钾溶液，电解槽6工作温度为70
‑
90℃，通过光伏发电系统3发电能够为电解槽6的电解提供电能，使得电解槽6电解后产生的氢气能够供应合成氨反应器4进行反应制备氨气，电解所得氧气可以直接排空或者经过分离纯化后按照纯氧价格进行售卖。
[0030]在一些实施例中，光热系统1为槽式系统、碟式系统或者塔式系统中的一种或几种。
[0031]示例性的，光热系统1中设置有镜场，镜场接收太阳能将太阳能聚集直接照射到吸热器的表面(即每根换热管的表面)。
[0032]在一些实施例中，储热系统2包括高温熔盐罐21、低温熔盐罐22和热交换器23，高温熔盐罐21与光热系统1的吸热器相连，低温熔盐罐22与吸热器相连，热交换器23与高温熔盐罐21和低温熔盐罐22相连，以通过热交换器23将高温熔盐罐21中的高温熔盐储热介质热交换得到高温蒸汽，以使高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能制氨系统，其特征在于，包括：光热系统，所述光热系统用于接收太阳能并产生热量；储热系统，所述储热系统与所述光热系统相连，以通过所述光热系统将产生的热量通过所述储热系统中存储；光伏发电系统，所述光伏发电系统连接汇流箱，所述汇流箱连接电解槽，以使所述光伏发电系统产生的电流通过所述汇流箱供应至所述电解槽，使得所述电解槽电解生成氢气；合成氨反应器，所述合成氨反应器与所述储热系统相连，以通过所述储热系统将存储的热量通入所述合成氨反应器中进行合成氨反应，所述合成氨反应器与所述电解槽相连，以使所述电解槽中电解生成的氢气与通入所述合成氨反应器中的氮气反应制备氨气。2.如权利要求1所述的一种太阳能制氨系统，其特征在于，所述电解槽为碱性电解槽。3.如权利要求1或2所述的一种太阳能制氨系统，其特征在于，所述电解槽中的电解液为30％氢氧化钾溶液，所述电解槽工...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凡，刘丽萍，郭海礁，王韬，王金意，余智勇，王鹏杰，任志博，张畅，徐显明，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：