[发明专利]一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统

权利要求书

1.一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统，其特征在于，包括有数字聚光光学分频部分、光热催化悬浮液制氢部分以及光伏蓄电电解制氢部分；

数字聚光光学分频部分包括有高曲率线性抛面聚光器(7)，设置在高曲率线性抛面聚光器(7)正上方的平面分频器(14)，设置在平面分频器(14)左右两侧，且对称放置的左曲面分频器(13)和右曲面分频器(12)，以及设置在平面分频器(14)正上方的二次反光抛面聚光器(9)；光热催化悬浮液制氢部分包括有储液罐(1)，设置在储液罐(1)下游端的循环泵(2)，设置在平面分频器(14)上方的光伏冷却板(3)，以及设置在光伏冷却板(3)上方的光热反应器(10)；光伏蓄电电解制氢部分包括设置在光伏冷却板(3)与平面分频器(14)之间的线性光伏板(4)，与线性光伏板(4)连接的蓄电装置(5)，以及与蓄电装置(5)串接的电解制氢池(6)；

太阳能辐射光线首先通过高曲率线性抛面聚光器(7)进行一次汇聚并投射至平面分频器(14)、左曲面分频器(13)和右曲面分频器(12)上，透过平面分频器(14)的部分光线直接被线性光伏板(4)吸收并转化为电能，透过左曲面分频器(13)和右曲面分频器(12)的光线汇至光热反应器(10)下方进行吸收，未被充分吸收的光线再经过二次反光抛面聚光器(9)聚集后反射至光热反应器(10)的上表面；

储液罐(1)装有含有光热催化颗粒悬浮液，在循环泵(2)的作用下输送至光伏冷却板(3)吸收线性光伏板(4)表面的废热，起到降温的效果，提升光伏产电效率；初步预热后的悬浮液进入光热反应器(10)吸收紫外可见波段及红外光波段能量进行光热催化制氢反应，最后通过循环泵(2)泵送至储液罐(1)完成气液分离工序；线性光伏板(4)吸收由平面分频器(14)透过的部分光线用于激发光伏板内部PN结产生电压，线性光伏板(4)在白天时将部分电能储存在蓄电装置(5)中，部分用于电解制氢池(6)的电解过程，在夜晚时，直接利用蓄电装置(5)中剩余的电能实现电解制氢。

2.根据权利要求1所述的一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统，其特征在于，平面分频器(14)、左曲面分频器(13)和右曲面分频器(12)的光透过特性根据实际反应需求选择性地涂覆不同光学材料。

3.根据权利要求2所述的一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统，其特征在于，平面分频器(14)能够透过在700-1100nm的光线。

4.根据权利要求2所述的一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统，其特征在于，左曲面分频器(13)和右曲面分频器(12)能够选择性透过250nm-700nm及1100nm-2500nm附近的光线。

5.根据权利要求1所述的一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统，其特征在于，光热催化悬浮液制氢部分还包括设置在光热反应器(10)下游端的液体流量计(11)，整个管路中光热催化颗粒悬浮液流量可用液体流量计(11)测量，最后泵送至储液罐(1)完成气液分离工序。

6.根据权利要求5所述的一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统，其特征在于，线性光伏板(4)表面的温度由温度探测器(8)监测，并通过调节循环泵(2)来控制光热催化颗粒悬浮液流量，充分降低线性光伏板(4)的废热。

7.根据权利要求6所述的一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统，其特征在于，线性光伏板(4)表面工作时温度控制在25-60摄氏度之间。

8.根据权利要求1所述的一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统，其特征在于，该系统所使用的太阳能为一年四季辐射至地球表面的直接辐射太阳能。

9.根据权利要求1所述的一种基于固态分频器件的多抛串级制氢反应系统，其特征在于，光热催化颗粒悬浮液采用浓度为0.2g/L的石墨烯复合二氧化钛颗粒溶于300L纯水中制成。