本发明专利技术涉及热化学储能聚光太阳能发电和流化床领域，特别是一种热化学燃料生产的双循环流化床反应器，在反应器和再生器之间有固体颗粒循环回路，能够实现热化学两步循环，其中第一步是太阳能驱动的氧化铈纳米颗粒的吸热解离，第二步是还原的金属氧化物的放热氧化以形成CO，利用太阳能作为热源，而且循环回路允许催化剂连续再生。许催化剂连续再生。许催化剂连续再生。
【技术实现步骤摘要】
一种热化学燃料生产的双循环流化床反应器
[0001]本专利技术涉及热化学储能聚光太阳能发电和流化床领域，具体涉及一种热化学燃料生产的双循环流化床反应器。
技术介绍
[0002]由于固体颗粒流化悬浮液的独特性质以及流化床设计和操作的固有灵活性，热化学过程可以在流化床中高效开发和进行，流化床作为多相化学反应器的潜力在太阳能驱动的包含可逆化学反应的固体循环中得到广泛认可，太阳能光热发电是利用太阳能的一种替代途径，太阳能光热发电技术最雄心勃勃的目标之一是通过两步H2O/CO2裂解循环生产绿色H2和CO，在这个过程中，金属氧化物在高温下被热还原，发生吸热化学反应，释放出内在的O2，太阳能光热发电提供反应热，同时提供建立反应热力学所需的高温所需的热量，还原后的金属氧化物被H2O/CO2氧化，内在生成H2/CO，再氧化在较低温度下进行，放热较小，与直接热分解相比，两步法方案带来了工作温度的一致降低，H2/CO和O2在不同的环境中释放，防止形成潜在的爆炸性混合物，双循环流化床反应器是在固体催化气相反应领域发展起来的，但是由于其快速失活过程，催化剂需要频繁再生，热化学燃料生产的双循环流化床反应器应用还不是很广泛，对于热量转换中辐射热的利用率还不够充分。
技术实现思路
[0003]本专利技术为了最大限度地收集太阳能，保证季节性变化的能源可编程性，承受典型的高温聚光太阳能热发电系统的高浓缩通量，并确保太阳能发电可调度性，提供了一种新型的用于太阳能热发电和太阳能燃料生产的双循环流化床反应器。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种热化学燃料生产的双循环流化床反应器，包括阀门、反应器、布风板、再生器、管道和石英窗口，在反应器和再生器之间有固体颗粒循环回路，以氧化铈纳米颗粒为基础，能够实现热化学两步循环来实现CO2→
CO+1/2O2的总反应，其中第一步是太阳能驱动的氧化铈纳米颗粒的吸热解离，第二步是还原的金属氧化物的放热氧化以形成CO。
[0005]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：允许连续操作，没有惰性扫气和CO2的交替流动，循环回路允许催化剂连续再生，与间歇系统相比具有明显的优势。
附图说明
[0006]图1为热化学燃料生产的双循环流化床反应器结构图。
[0007]图中：1反应器阀门、2再生器阀门、3反应器、4布风板、5再生器、6输送N2管道、7输送CO2管道、8反应器产物管道、9再生器产物管道、10石英窗口。
具体实施方式
[0008]下面将结合本专利技术例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地
描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0009]请参阅图1，一种热化学燃料生产的双循环流化床反应器，包括反应器阀门1、再生器阀门2、反应器3、布风板4、再生器5、输送N2管道6、输送CO2管道7、反应器产物管道8、再生器产物管道9和石英窗口10，通过调整反应器阀门1和再生器阀门2来控制循环系统的运行，太阳辐射从石英窗口10进入反应器3，从输送N2管道6通入N2，通过布风板4吹入反应器3，反应器3中的氧化铈纳米颗粒在N2中预热至1573K，在N2中等温20分钟后，N2和产生的O2从反应器产物管道8产出，冷却至1173K，随后适当打开反应器阀门1，从输送CO2管道7通入CO2，CO2与催化剂氧化铈纳米颗粒吹入再生器5中，再生器5中的氧化铈纳米颗粒在CO2中等温20分钟，随后CO2和产生的CO从再生器产物管道9排出。
[0010]所述热化学燃料生产的双循环流化床反应器使用纳米颗粒作为催化剂可以最大限度地提高反应器的性能，氧化铈纳米颗粒在反应器和再生器之间连续循环，这两个阶段的主要区别与流态化气体有关，N2在反应器内，由于高温和没有O2，发生还原，CO2在再生器内发生氧化，产生CO，相对于普通催化剂，纳米颗粒增加了反应的表面积，同时允许将反应器实现为双循环流化床，无需CO2和惰性扫气的交替流动，通过整体反应产生CO。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热化学燃料生产的双循环流化床反应器，包括阀门、反应器、布风板、再生器、管道和石英窗口，在反应器和再生器之间有固体颗粒循环回路，以氧化铈纳米颗粒为基础，能够实现热...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈巨辉，毛颖，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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