[发明专利]基于集热型光热化学循环材料的太阳能分级分质利用系统

说明书

本发明涉及太阳能应用技术领域，旨在提供一种基于集热型光热化学循环材料的太阳能分级分质利用系统。包括呈中空管状结构的透明石英材质的光热化学循环反应器，其入口端与CO₂和H₂O混合气的供气管相接，底部平面上设置具有集热效果的TiO₂基薄膜层；不锈钢材质的导热腔体呈中空的管状结构，其顶部平面与光热化学循环反应器的底部平面紧密贴合以实现热量传导；光热化学循环反应器的入口端与导热腔体的出口端位于同一侧。本发明结合太阳能光利用和热利用手段，对太阳光区分波段利用，实现太阳能的分级分质利用，相较现有技术扩大了太阳光谱能量利用范围，提高整体能量利用效率，体现能量梯级利用理念，提高能量利用品质。

技术领域

本发明属于太阳能应用技术领域，具体涉及基于集热型光热化学循环材料的太阳能分级分质利用系统。

背景技术

随着社会发展，人类对能源需求提高。当前，全球一次能源构成以化石燃料为主体。然而，化石燃料具有不可再生性，且使用过程中会污染环境。这促使人们寻找可再生且不污染环境的可再生能源。在众多能源中，太阳能因具有费用低、来源广、不污染环境等优点而受人们关注。同时，人类发展进程中大量燃烧化石燃料产生的CO₂对环境产生负面影响，CO₂减排成为世界各国政府共同关注的话题。目前CO₂减排有两种技术路径，即二氧化碳捕集存储(CO₂Capture Storage，CCS)与人工模拟自然界中绿色植物的光合作用进行CO₂的转化(CO₂Capture Conversion，CCC)。其中，CCC技术可将CO₂转换为可利用的碳氢燃料，是一项环境友好的能源转化技术。

太阳能是一种来源广泛、环境友好的一次能源，其能量品质可由光谱波长来确定。太阳能的光谱波长由280nm到2500nm，按照波段区分，280nm到380nm属于紫外波段，380nm到760nm为可见波段，760nm以上为红外波段。紫外可见波段光具有高能量，能够实现太阳能光利用；红外波段光具有热效应，能够实现太阳能热利用。

目前，太阳能的利用技术可分为光利用和热利用两类。

太阳能光利用包括光伏发电、光化学制备太阳能燃料等技术。太阳能光利用技术的问题在于，该类技术主要使用紫外可见波段，而红外波段的光几乎不能被使用，太阳光谱利用范围减小，造成能量的浪费。

太阳能热利用包括光热发电、热化学制备太阳能燃料等技术。太阳能热利用技术理论上能够将太阳能完全转化为热能，但是在转化过程中，紫外可见波段的能量品质会降低。

由此可见，目前主要的太阳能利用技术未对太阳能各波段进行分级分质利用，而产生能量利用不合理、不彻底的问题。针对这一技术问题，本发明提出一种新型的基于集热型光热化学循环的太阳能分级分质利用方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于集热型光热化学循环材料的太阳能分级分质利用系统。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种基于集热型光热化学循环材料的太阳能分级分质利用系统，包括透明石英材质的光热化学循环反应器；光热化学循环反应器呈中空的管状结构，用于光热化学循环反应，其入口端与CO₂和H₂O混合气的供气管相接，出口端通过管路与气液分离器相接；光热化学循环反应器的底部为一平面，其内侧表面上设置具有集热效果的TiO₂基薄膜层，该TiO₂基薄膜层是以气相沉积法生长于反应器底部；