[实用新型]一种新型的太阳能热化学反应制氢系统

说明书

本实用新型涉及制氢设备附属装置的技术领域，特别是涉及一种新型的太阳能热化学反应制氢系统，结构简单、成本低、适于工业化推广；由反射系统、反应系统、控制系统、支撑结构和辅助系统组成，反射系统包括定日镜本体和二次反射镜本体，定日镜本体设置有两个，反应系统包括反应釜、补水箱和气体处理设备，控制系统包括控制箱，支撑结构包括立柱和二次反射镜支撑架，辅助系统包括两组防爆墙，立柱顶端设置有钢结构支座，反应釜固定在钢结构支座上，反应釜左端和右端分别连通设置有补水管路和排气管路，补水管路和排气管路分别与补水箱和气体处理设备连接，控制箱安装在立柱左端。

技术领域

本实用新型涉及制氢设备附属装置的技术领域，特别是涉及一种新型的太阳能热化学反应制氢系统。

背景技术

氢能被许多科研人员认为是未来的主要常规能源，其资源丰富性，燃烧清洁性等特点使之在清洁能源领域内具有重要的地位，在氢能研究领域中，重点科研攻关方向为制氢工艺及储氢工艺。其中，在制氢的各项技术方法中，目前研究较多的包括直接热分解法，热化学循环法，光催化法及光电化学分解法，随着制氢领域技术的不断发展与革新，研究人员也发现了越来越多的制氢方法，如人工光合制氢法，生物制氢法以及有机物光催化化学反应制氢法等。

太阳能为世界公认的具有廉价性，无限性，清洁性和普遍性特点的绿色能源，将太阳能与氢能相结合，使用太阳能完成制氢工艺，使其转化为清洁稳定的能源并储存下来，解决太阳能因地理环境，天气情况而导致的输出波动问题，两种可再生清洁能源的强强结合，将对未来的能源利用和生态环境的可持续发展带来巨大的好处。

针对于不同的制氢方法，太阳能制氢系统的设计也有所不同，如电化学分解制氢工艺中，主要使用太阳能光伏系统进行制氢工艺，在热化学分解法制氢工艺中，则使用聚焦式太阳能光热制氢系统，其系统设计，功能及结构等均与具体的制氢工艺相关。

制氢方法多种多样，研究较为成熟的方法主要包括直接热分解法，热化学循环法，光催化法及光电化学分解法，新兴制氢方法主要包括人工光合制氢法，生物制氢法以及有机物光催化化学反应制氢法等。

太阳能与制氢工艺相结合的方式主要为：太阳能系统通过收集太阳能辐照能，向制氢工艺提供制氢过程中所需要的能量，目前应用于制氢工艺的太阳能系统主要包括太阳能光伏系统与太阳能光热系统。

太阳能光伏系统主要应用于光电化学分解法以及光催化法制氢工艺当中，太阳能光伏电化学分解制氢法主要利用光伏系统所发直流电直接提供制氢站所需的制氢用电，通过将太阳能电池组件与制氢电解槽连接，以电解水的方式完成制氢工艺。

太阳能光热系统则主要应用于直接热分解法与热化学循环法制氢工艺中，其主要工作原理是通过太阳能系统收集太阳辐照能，通过高温传热介质将能量带入太阳能反应器中，以提供制氢反应所需的能量。目前应用于上述制氢方法中的太阳能系统主要包括塔式太阳能光热系统以及碟式太阳能光热系统。

然而，对于新兴制氢工艺——有机物光催化反应制氢，则缺乏合适的太阳能反应系统，该制氢工艺对反应系统的要求较高，其反应发生的条件为温度达到200℃以上，压力达到15MPa以上，同时在反应发生时，反应物需要处于不低于300W/m2～2000W/m2的光照条件下，通过光催化作用保证反应的正常进行；目前传统的太阳能制氢系统均无法达到该工艺要求。在实验室研究中，实验人员通常采用固定式的反应釜，通过人造光源聚焦射入反应釜的方式创造反应发生的条件，该种形式的反应釜只能应用于小型的实验制氢过程，而无法应用于工艺化制氢；且该系统无法实现连续性制氢。

传统的太阳能系统无法实现有机物光催化化学反应制氢工艺，其性能参数和系统结构均无法达到该类制氢工艺的技术要求。

实验室所用的固定反应釜式的制氢系统虽然可以满足该类制氢工艺的性能参数要求，但其为固定式系统，无法实现连续制氢过程，且单次过程制取的氢气过低，仅能应用于实验室的制氢工艺研究中，无法应用于工业化的连续制氢过程，难以满足工业化氢气量产的要求。同时，该系统造价较高，不适用于工业化的推广过程。