[实用新型]电-热化学循环耦合的太阳能燃料制备系统

摘要

一种电‑热化学循环耦合的高效太阳能燃料制备系统，该系统主要包括：聚光分频子系统、三步法甲烷水蒸气重整子系统、高温电解水制氢子系统；其中通过聚光分频子系统获取的第一太阳能光谱通过集热驱动三步法甲烷水蒸气重整子系统进行三步法甲烷水重整反应；而获取的第二光谱通过光伏电池驱动高温电解水制氢子系统进行电解水制H₂反应；三步法甲烷水蒸气重整子系统可为高温电解水制氢子系统提供所需热能、高温水蒸气气源和还原气氛，而高温电解水制氢子系统产生的纯O₂可直接用于三步法甲烷水蒸气重整子系统。本实用新型实现了太阳能热化学、电化学过程的协同耦合，可高效制得纯氢和优质合成气，将太阳能高效转化为碳氢和氢气燃料。

主权项

1.一种电‑热化学循环耦合的太阳能燃料制备系统，其特征在于，包括：聚光分频子系统，对太阳能光谱进行聚光和分频，以形成第一光束和第二光束；三步法甲烷水蒸气重整子系统，包括：集热单元，将所述第一光束转化为热能；以及重整反应单元，包括：还原反应器，与所述集热单元热连接，作为氧载体MO_z和甲烷反应生成碳氢燃料和氧载体MO_x的容器；氧化反应器，作为水蒸气和氧载体MO_x反应生成MO_y和氢气的容器，以及再氧化反应器，作为氧载体MO_y和氧气反应生成氧载体MO_z的容器，其中所述还原反应器连接至氧化反应器以向氧化反应器输送MO_x，所述氧化反应器连接至再氧化反应器以向再氧化反应器输送MO_y，所述再氧化反应器连接至还原反应器以向还原反应器输送MO_z；高温电解水制氢子系统，包括：光伏发电单元，将所述第二光束转化为电能；以及固体氧化物电解池，与所述光伏发电单元电连接，且与所述氧化反应器热连接，作为在氧化反应器传递的热量作用下对水蒸气进行电解制氢反应生成氢气燃料的容器；所述固体氧化物电解池还分别连接至所述再氧化反应器和氧化反应器，以向再氧化反应器输送氧气以及将氧化反应器输出的氢气和未反应的水蒸气的混合气通入固体氧化物电解池；以及换热子系统，分别与所述重整反应单元、固体氧化物电解池通过管道连接，对所述重整反应单元输出的碳氢燃料、氢气和未反应的水蒸气、以及所述固体氧化物电解池输出的氢气和未完全电解的水蒸气的热量进行回收。