[發明專利]一種太陽能驅動的燃料轉化裝置及方法

在審

• 申請號: 201710259584.8
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN108917206A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 劉啟斌;金紅光;劉泰秀;隋軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F24S23/71
• 分類號: F24S23/71;F24S10/70;F24S30/40
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種太陽能驅動的燃料轉化裝置，包括二維旋轉跟蹤太陽能熱化學吸收/反應器單元，其中：

二維旋轉跟蹤太陽能熱化學吸收/反應器單元，用于調節圓形或近圓形太陽能熱化學吸收/反應陣列(50A)的傾角和方位角，實現太陽能熱化學吸收/反應陣列(50A)的二維旋轉，使投射到拋物型槽式聚光鏡(51)的太陽光線匯聚至太陽能集熱管(52)，進而吸收所聚焦的太陽熱能以驅動分流后的原料工質(S2)在填充于太陽能集熱管(52)內的催化劑(58)作用下發生熱化學反應，生成混合氣產物(S5)，進而實現燃料的熱化學轉化及太陽能的高效利用與儲存。

2.根據權利要求1所述的太陽能驅動的燃料轉化裝置，其中，所述二維旋轉跟蹤太陽能熱化學吸收/反應器單元包括：

由多組太陽能吸收/反應器(50)以一定行間距構成的圓形或近圓形太陽能熱化學吸收/反應陣列(50A)；以及

集熱鏡場底部旋轉平臺(40A)，太陽能熱化學吸收/反應陣列(50A)安裝于集熱鏡場底部旋轉平臺(40A)上；

其中，每個太陽能吸收/反應器(50)包括多個太陽能集熱管(52)。

3.根據權利要求2所述的太陽能驅動的燃料轉化裝置，其中：

所述集熱鏡場底部旋轉平臺(40A)包括：旋轉軌道(41)、底部平臺支架(42)、底部旋轉驅動裝置(43)、分氣缸(44)和合氣缸(44’)；

所述太陽能吸收/反應器陣列(50A)包括多組太陽能吸收/反應器(50)，以固定行間距排列，組成圓形或近圓形太陽能吸收/反應器陣列(50A)，并安裝于集熱鏡場底部旋轉平臺(40A)的底部平臺支架(42)上；

旋轉軌道(41)固定于水平面上，與安裝于其上方的底部平臺支架(42)通過滾輪裝置與其進行連接，實現底部平臺支架(42)在旋轉軌道(41)上的旋轉工作；底部旋轉驅動裝置(43)位于底部平臺支架(42)的中心，供電后驅動底部平臺支架(42)旋轉；太陽能熱化學吸收/反應陣列(50A)進出口總管路上分別安裝分氣缸(44)和合氣缸(44’)。

4.根據權利要求3所述的太陽能驅動的燃料轉化裝置，其中，所述的太陽能吸收/反應器(50)包括拋物型槽式聚光鏡(51)、太陽能集熱管(52)、集熱管支架(53)、聚光鏡支架(54)、集熱器傾角旋轉軸(55)、集熱器支架(56)、集熱器傾角旋轉驅動機構(57)和催化劑(58)和流量控制閥(59)，其中：

集熱器傾角旋轉軸(55)被位于其兩端的集熱器支架(56)支撐并固定于底部平臺支架(42)上，集熱器傾角旋轉軸(55)兩側均勻布置多具聚光鏡支架(54)，聚光鏡支架(54)用以支撐和固定拋物型槽式聚光鏡(51)；

太陽能集熱管(52)內部填充有催化劑(58)，太陽能集熱管(52)通過多支固定在集熱器傾角旋轉軸(55)的集熱管支架(53)進行支撐和固定，其中，每一根太陽能集熱管(52)的兩端均與集熱管支架(53)進行連接；

集熱器傾角旋轉軸(55)為旋轉構件，在集熱器傾角旋轉驅動機構(57)的驅動下，集熱器傾角旋轉軸(55)能夠進行旋轉，實現太陽能吸收/反應器(50)傾角的調節；

各太陽能吸收/反應器(50)進口管路上分別安裝流量控制閥(59)以調節進入其的原料工質流量；

太陽光線經由拋物型槽式聚光鏡(51)反射匯聚到太陽能集熱管(52)，將聚焦的太陽熱能傳遞到太陽能集熱管(52)內部催化劑(58)床層，分流后的原料工質(S3)在催化劑(58)作用下吸收所聚焦的太陽熱能，發生熱化學反應生產混合氣產物(S5)。

5.根據權利要求3所述的太陽能驅動的燃料轉化裝置，其中，所述太陽能吸收/反應器陣列(50A)包括多組太陽能吸收/反應器(50)，以固定行間距排列，組成圓形或近圓形太陽能吸收/反應器陣列(50A)，并安裝于集熱鏡場底部旋轉平臺(40A)的底部平臺支架(42)，中間排太陽能熱化學吸收/反應器(50)位于旋轉軌道(41)直徑位置，其余太陽能吸收/反應器(50)按照一定行間距平行布置與旋轉軌道(41)弦上，從中間排到邊緣排太陽能熱化學吸收/反應器(50)數量逐漸減少，整體組成圓形或類圓形的太陽能吸收/反應器陣列(50A)。