一种并联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统及方法技术方案

技术编号:43149672 阅读:29 留言:0更新日期:2024-10-29 17:49
本发明专利技术提出了一种并联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统及方法,该系统主要由太阳能聚光集热系统、太阳能分光器、热化学反应器、光化学反应器、月壤基热化学循环氧载体材料、月壤基光化学催化剂、热回收调控单元以及真空收集器组成;太阳能聚光集热系统与太阳能分光器将辐照在月球表面的太阳光线汇聚并分别供应给热化学反应与光化学反应,热化学部分高温余热通过热回收调控单元完成能量与物质分配,利用月壤材料实现水分解制氢制氧以及金属材料的获取,实现月球资源的获取与高效利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能利用,具体涉及一种并联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统及方法


技术介绍

1、登陆小行星并建立研究或前哨基地实现小行星资源利用一直是人类太空探索的研究热点,由于月球是地球唯一的天然卫星,建立月球基地将月球作为天然中转站和深空实验室是人类进行太空探索的必然阶段。近年对月球的探索开发促使氧气、金属材料和能源等月球资源的利用逐渐成为太空研究领域内牵动性竞争指标,是后续月球基地可持续建设与运营的保障性要素。但目前地月运输的高成本使得月球资源开发中基本资源的原位获取至关重要。

2、在建立月球基地与月球资源获取过程中,氧气是维系宇航员工作生活的必要条件,也是火箭推进所必需的助燃剂。而对于月球矿产的开采,除了能够供给月球基地建设、日常运维和推进科研外,还可以有效补足地球资源的短缺。而照射在月球表面的太阳能可成为月球开发的重要能量供应之一,太阳能是早期开发中最容易获得的能源,同时月球表面真空环境降低了太阳辐射的大气反射与吸收损失,月球表面接受的太阳能密度相比地球更多,因此应用太阳能作为月球开发的能量来源具有一定的现实性与可操作性。...

【技术保护点】

1.一种并联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统,其特征在于,具体包括:太阳能聚光集热系统(1)、太阳能分光器(2)、热化学反应器(3)、光化学反应器(4)、月壤基热化学循环氧载体材料(5)、月壤基光化学催化剂(6)、热回收调控单元(7)、真空收集器(8),其中:

2.根据权利要求1所述的并联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统,其特征在于,真空收集器(8)将热化学反应器(3)和光化学反应器(4)中高温气体收集进入真空收集器(8)腔体;对于热化学循环还原反应与光化学还原反应,氧分析设备检测氧气的生成量,从而控制真空收集器(8)与热化学反应器(3)、光化学反应器(4)连接的阀门...

【技术特征摘要】

1.一种并联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统,其特征在于,具体包括:太阳能聚光集热系统(1)、太阳能分光器(2)、热化学反应器(3)、光化学反应器(4)、月壤基热化学循环氧载体材料(5)、月壤基光化学催化剂(6)、热回收调控单元(7)、真空收集器(8),其中:

2.根据权利要求1所述的并联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统,其特征在于,真空收集器(8)将热化学反应器(3)和光化学反应器(4)中高温气体收集进入真空收集器(8)腔体;对于热化学循环还原反应与光化学还原反应,氧分析设备检测氧气的生成量,从而控制真空收集器(8)与热化学反应器(3)、光化学反应器(4)连接的阀门开闭;对于热化学循环氧化反应,在反应结束后真空收集器(8)与热化学反应器(3)连接的阀门开启,真空收集器(8)收集热化学循环氧化反应后热化学反应器(3)腔内的水蒸气与氢气混合气;对于光化学氧化反应和加氢还原反应,在反应结束后真空收集器(8)与光化学反应器(3)连接的阀门开启,真空收集器(8)收集光化学氧化反应或加氢还原反应后光化学反应器(3)腔内的水蒸气与氢气混合气。

3.根据权利要求1所述的并联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统,其特征在于,真空收集器(8)腔体内部换热器ⅰ收集热化学循环还原反应产物氧气的余热,换热器ⅱ收集热化学循环氧化反应、加氢还原反应以及光化学氧化反应出口水蒸气与氢气混合物余热,其中真空收集器(8)收集到的热化学循环还原反应出口高温氧气称为热流ⅰ;真空收集器(8)所收集热化学循环氧化反应、加氢还原反应以及光化学氧化反应出口高温水蒸气与氢气混合气气体统称为热流ⅱ;热化学循环还原反应与加氢还原反应结束后,月壤基热化学循环氧载体材料(5)的固相余热通过热化学反应器(3)外部换热器回收,月壤基光化学催化剂(6)的固相余热通过光化学反应器(4)外部换热器回收。

4.根据权利要求1所述的并联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统,其特征在于,热回收调控单元(7)根据真空收集器(8)收集的热流ⅰ与热流ⅱ的温度决定光化学还原反应后月壤基光化学催化剂(6)发生光化学氧化反应或是加氢还原反应,称为热回收调控单元(7)对高温热流的初步调控;情况a中:热流ⅰ与热流ⅱ温度...

【专利技术属性】
技术研发人员:孔慧郭永鹏沈俊
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:

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