[发明专利]在电解工艺中利用太阳辐射的装置和方法

权利要求书

1.一种太阳能驱动装置，包括：

腔室，所述腔室具有至少一个光学窗口，以聚集与射到所述至少一个光学窗口上的太阳能关联的电磁辐射并且容许与集中的太阳能关联的经聚集的电磁辐射经由所述至少一个光学窗口进入所述腔室传播，

反应组件，所述反应组件位于所述腔室内部以暴露于经由所述至少一个光学窗口传播的所述经聚集的电磁辐射，所述反应组件构造为利用部分地直接从太阳辐射获得和部分地从电源获得的能量，对至少一种原料流体实施电解工艺；

一个或多个导入单元，所述一个或多个导入单元能操作以容许将所述原料流体引入所述装置内；

一个或多个导出单元，所述一个或多个导出单元能操作以容许从所述装置排出电解工艺产物；

循环流通配置，所述循环流通配置能操作以使非反应气体经由所述腔室循环流通，从而使所述非反应气体加热；

热电转化器，所述热电转化器将从加热的所述非反应气体获得的能量转化成电，以提供由热电转化器发生的电的至少部分用于电解工艺。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个光学窗口包括下列中的至少一种：开口；透明元件；适于重新引导和重新辐射进入所述腔室的入射太阳辐射的辐射扩散器。

3.如权利要求1所述的装置，其中，具有所述至少一个光学窗口的所述腔室构造为限定受辐照区域，所述反应组件包括在所述受辐照区域内在一个或多个阵列内以间隔开关系设置的多个反应单元。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述反应单元相对于朝所述受辐照区域传播的辐射的大致传播方向而大体对称地设置。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述反应组件包括在一个或多个阵列内以间隔开关系设置的多个反应单元，所述反应组件位于进入所述腔室的直接式太阳辐射的光学路径之外，从而到达所述反应单元的辐射由进入所述腔室的太阳能提供，并且然后向所述反应单元重新引导。

6.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括至少两个原料流体导入单元，其中所述导入单元中的至少一个能操作以容许将第一原料流体引入所述装置，并且所述导入单元中的至少另一个能操作以容许将第二原料流体引入所述装置，并且所述反应组件包括至少两个反应单元，其中，所述反应单元中的至少一个能够在所述反应单元中的至少一个中实施所述第一原料流体的第一电解工艺，并且在至少另一反应单元中实施所述第二原料流体的第二电解工艺。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述第一原料流体为CO₂，所述第二原料流体为H₂O。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述反应组件包括至少一个反应单元，所述至少一个反应单元包括：内壳体和电导体，所述内壳体包括电极配置和固体膜，所述电导体附接到所述反应单元并适于传输电以实施所述电解工艺，其中，所述电极配置包括至少一个外电极和一个内电极，所述电导体包括内电极导体和外电极导体。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述电极之一位于所述内壳体的面朝外部的表面处，另一电极位于所述内壳体的面朝内部的表面处。

10.如权利要求8所述的装置，其中，所述外电极导体连接到所述外电极的面朝外部的表面，所述内电极导体连接到所述内电极的面朝外部的表面或连接到所述内电极的面朝内部的表面。

11.如权利要求8所述的装置，其中，所述反应单元的内壳体包括位于所述电极和所述固体膜之间的至少一个中间层。

12.如权利要求8所述的装置，其中，所述内壳体包括具有阴极电极层、电解层和阳极电极层的至少三层。

13.如权利要求9所述的装置，具有下列构造之一：（）形成内壳体支撑结构的电解层，阴极电极层和阳极电极层沉积或涂覆在所述内壳体支撑结构上，（）形成内壳体支撑结构的阴极电极层或阳极电极层，其余层沉积在所述内壳体支撑结构上。

14.如权利要求9所述的装置，其中，所述反应组件还包括导入设备，所述导入设备能操作以容许将载气引入所述反应组件，使得它能与所述装置内的O₂产物流混合。

15.一种用于在太阳能驱动装置内对CO₂、H₂O或其组合物中的至少一种实施电解的方法，所述太阳能驱动装置包括腔室和反应组件，所述腔室具有至少一个光学窗口以聚集与太阳能关联的入射电磁辐射并且容许其经由所述至少一个光学窗口进入所述腔室传播，所述反应组件位于所述腔室内部以接收经由所述至少一个光学窗口传播的所述电磁辐射以实施电解工艺，所述方法包括：

将所述至少一个光学窗口暴露于集中的所述太阳辐射，从而将所述腔室内部的反应组件暴露于经聚集的所述辐射；

加热非反应气体，所述非反应气体经由所述腔室循环流通，作为从所述太阳辐射获得的能量；

将作为CO₂和H₂O中的至少一种的原料流体提供至所述反应组件，同时暴露于经聚集的所述辐射，由此引起电解工艺，其中所述电解工艺需要的能量部分地由经聚集的所述太阳能提供和部分地由电源提供；

将包含在所述加热的非反应气体中的从太阳辐射获得的能量转化成电，并且在电解工艺中使用由此发生的电的至少部分，以及

容许在所述电解工艺中获得的产物排离所述装置。