[發明專利]基于透光型光熱化學循環材料的太陽能分級分質利用方法

有效

• 申請號: 201810759701.1
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108954871B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 張彥威;王智化;周志軍;劉建忠;周俊虎;黃鎮宇;楊衛娟;程軍;倪明江;岑可法
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F24S60/20
• 分類號: F24S60/20;F24S60/30;H02S40/44
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及太陽能應用技術領域，旨在提供一種基于透光型光熱化學循環材料的太陽能分級分質利用方法。是在透明石英反應器內設置TiO₂基材料，在反應器與導熱腔體之間設置金屬陶瓷復合材料；在TiO₂基材料和紫外可見光波的作用下，CO₂和H₂O混合氣發生光熱化學循環反應，生成碳氫燃料后被送至分離設備；金屬陶瓷復合材料利用透過TiO₂基材料的紅外波段進行集熱，并將熱量傳導至導熱腔體，吸熱后的導熱介質被送至儲罐或換熱設備。本發明結合太陽能光利用和熱利用技術，對全光譜太陽光進行波段劃分利用；實現了太陽能分級分質利用，提高太陽能轉化效率。整體技術提高能量利用效率，體現能量梯級利用理念，提高能量利用品質。

技術領域

本發明屬于太陽能技術領域，具體涉及基于透光型光熱化學循環材料的太陽能分級分質利用方法。

背景技術

隨著社會發展，人類對能源需求提高。當前，全球一次能源構成以化石燃料為主體。然而，化石燃料具有不可再生性，且使用過程中會污染環境。這促使人們尋找可再生且不污染環境的可再生能源。在眾多可再生能源中，太陽能因具有費用低、來源廣、不污染環境等優點而受人們關注。同時，人類發展進程中大量燃燒化石燃料產生的CO₂對環境產生負面影響，CO₂減排成為世界各國政府共同關注的話題。目前CO₂減排有兩種技術路徑，即二氧化碳捕集存儲(CO₂Capture Storage，CCS)，與人工模擬自然界中綠色植物光合作用進行CO₂的轉化(CO₂Capture Conversion，CCC)。其中，CCC技術可將CO₂轉換為可利用的碳氫燃料，是一項環境友好的能源轉化技術。

太陽能是一種來源廣泛、環境友好的一次能源，其能量品質可由光譜波長來確定。太陽能的光譜波長由280nm到2500nm，按照波段區分，280nm到380nm屬于紫外波段，380nm到760nm為可見波段，760nm以上為紅外波段。紫外可見波段光具有高能量，能夠實現太陽能光利用；紅外波段光具有熱效應，能夠實現太陽能熱利用。

目前，太陽能的利用技術可分為光利用和熱利用兩類。

太陽能光利用包括光伏發電、光化學制備太陽能燃料等技術。太陽能光利用技術的問題在于，該類技術主要使用紫外可見波段，而紅外波段的光幾乎不能被使用，太陽光譜利用范圍減小，造成能量的浪費。

太陽能熱利用包括光熱發電、熱化學制備太陽能燃料等技術。太陽能熱利用技術理論上能夠將太陽能完全轉化為熱能，但在轉化過程中，紫外可見波段的能量品質會降低。

由此可見，目前主要的太陽能利用技術未對太陽能各波段進行分級分質利用，而產生能量利用不合理、不徹底的問題。針對這一技術問題，本發明提出一種新型的基于透光型光熱化學循環的太陽能分級分質利用方式。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種基于透光型光熱化學循環材料的太陽能分級分質利用方法。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種基于透光型光熱化學循環材料的太陽能分級分質利用方法，是通過區分太陽光的波段以實現太陽能的分級分質利用，具體包括：在透明石英反應器內設置TiO₂基材料，在反應器與導熱腔體之間設置金屬陶瓷復合材料；在TiO₂基材料和紫外可見光波的作用下，CO₂和H₂O混合氣發生光熱化學循環反應，生成碳氫燃料后被送至分離設備；金屬陶瓷復合材料利用透過TiO₂基材料的紅外波段進行集熱，并將熱量傳導至導熱腔體，吸熱后的導熱介質被送至儲罐或換熱設備。