[發(fā)明專利]基于透光型光熱化學(xué)循環(huán)材料的太陽能分級分質(zhì)利用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810759701.1
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108954871B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彥威;王智化;周志軍;劉建忠;周俊虎;黃鎮(zhèn)宇;楊衛(wèi)娟;程軍;倪明江;岑可法
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: F24S60/20
• 分類號: F24S60/20;F24S60/30;H02S40/44
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種基于透光型光熱化學(xué)循環(huán)材料的太陽能分級分質(zhì)利用方法，其特征在于，是通過區(qū)分太陽光的波段以實(shí)現(xiàn)太陽能的分級分質(zhì)利用，具體包括：在透明石英反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置TiO₂基材料，在反應(yīng)器與導(dǎo)熱腔體之間設(shè)置金屬陶瓷復(fù)合材料；在TiO₂基材料和紫外可見光波的作用下，CO₂和H₂O混合氣發(fā)生光熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)，生成碳?xì)淙剂虾蟊凰椭练蛛x設(shè)備；金屬陶瓷復(fù)合材料利用透過TiO₂基材料的紅外波段進(jìn)行集熱，并將熱量傳導(dǎo)至導(dǎo)熱腔體，吸熱后的導(dǎo)熱介質(zhì)被送至儲罐或換熱設(shè)備；

所述TiO₂基材料是以化學(xué)氣相沉積法生長于透明石英片上，然后置于反應(yīng)器底部；金屬陶瓷復(fù)合材料是涂覆在不銹鋼基底上，然后緊密貼合在反應(yīng)器與導(dǎo)熱腔體之間； 通過控制導(dǎo)熱腔體中導(dǎo)熱介質(zhì)的流量，維持石英反應(yīng)器中光熱化學(xué)反應(yīng)的溫度為200~600℃；

該方法具體包括以下步驟：

（1）將CO₂原料氣引入裝有H₂O的鼓泡器，排出的CO₂和H₂O混合氣經(jīng)氣體流量計(jì)后進(jìn)入石英反應(yīng)器；通過改變CO₂溫度或由通氣旁路添加純CO₂的方式，保證進(jìn)入石英反應(yīng)器的CO₂和H₂O混合氣中，CO₂和H₂O的質(zhì)量比例在100∶1；

（2）在石英反應(yīng)器中，CO₂和H₂O混合氣在200~600℃、常壓和全光譜光照條件下，與TiO₂基材料接觸并發(fā)生光熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)，生成碳?xì)淙剂希?/p>

該過程中涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

1/xTiO₂→ 1/x TiO_2-x + 1/2 O₂

1/x TiO_2-x + CO₂ → 1/xTiO₂ +CO

1/x TiO_2-x + H₂O → 1/xTiO₂ +H₂

反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過氣液分離后得到氣體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物；

（3）在光熱化學(xué)循環(huán)反應(yīng)過程中，利用循環(huán)泵向?qū)崆惑w中引入導(dǎo)熱介質(zhì)；金屬陶瓷復(fù)合材料吸收的熱量傳導(dǎo)至導(dǎo)熱腔體，與其中流動的導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行熱量交換；通過控制導(dǎo)熱介質(zhì)的流量保證光熱化學(xué)反應(yīng)溫度維持在200~600℃，吸收光熱后的導(dǎo)熱介質(zhì)被送至儲罐或換熱設(shè)備。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)熱介質(zhì)是熔融鹽或?qū)嵊汀?/p>