[發明專利]一種太陽能驅動的化學鏈制氫及發電循環系統

在審

• 申請號: 201811566994.8
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109704276A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 朱群志;劉義元;肖亮;朱勝奎;李琛;孫全
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: C01B3/06
• 分類號: C01B3/06;F24S20/00;F28D21/00;F01K23/02;F03G6/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發明涉及一種太陽能驅動的化學鏈制氫及發電循環系統，包括：燃料反應裝置：用于CH₄和Fe₃O₄反應，生成FeO、CO₂和H₂O；太陽能加熱器(3)：用于加熱Fe₃O₄并去向燃料反應裝置；蒸汽反應裝置：用于H₂O和FeO反應，生成Fe₃O₄和H₂，所述FeO來自于燃料反應裝置產生的FeO，所述Fe₃O₄去向太陽能加熱器(3)；熱機裝置：利用燃料反應裝置和蒸汽反應裝置產生的熱量進行做功發電；換熱裝置：用于收集燃料反應裝置和蒸汽反應裝置的熱量并對待反應CH₄和H₂O進行預熱；冷卻裝置：用于冷卻燃料反應裝置和蒸汽反應裝置的反應產物，并分別得到H₂與CO₂。與現有技術相比，本發明引入了清潔的太陽能來制取氫氣，并利用低能耗的方式捕捉到燃燒后的CO₂，是一種減少大氣中CO₂濃度的有效途徑。

技術領域

本發明涉及一種制氫循環系統，尤其是涉及一種太陽能驅動的化學鏈制氫及發電循環系統。

背景技術

由于化石能源的日益減少以及對全球變暖導致的環境影響的日益關注，可再生能源是滿足世界能源需求的強有力候選者。CO₂是造成全球變暖的主要溫室氣體，而傳統的化石燃料燃燒是產生溫室氣體的主要來源。根據IPCC(聯合國政府間氣候變化專門委員會)的報告，與工業革命前相比，大氣中CO₂濃度提高了兩倍，地球表面溫度也已提高2℃～4℃。面對這樣的問題，能源行業需要尋找一種新的解決方案來克服這些挑戰，并減輕燃料燃燒產生的CO₂對環境的影響。采用可再生能源并結合清潔燃燒方式，可以有效地解決當下面臨的問題。

在現有的技術水平下，化學鏈燃燒可在較低的能耗條件下捕捉到較高濃度的CO₂，因而在能源的生產領域顯示出巨大的潛力，被認為是21世紀最有潛力的新型燃燒方式。化學鏈燃燒(Chemical Looping Combustion，簡稱CLC)基本原理是將傳統的燃料與空氣直接接觸反應的燃燒借助于載氧劑(Oxygen Carrier)的作用分解為2個氣固反應，燃料與空氣無需接觸，由載氧劑將空氣中的氧傳遞到燃料中。

通過化學鏈燃燒可實現高濃度CO₂的收集，但如何將制氫、發電以及化學鏈燃燒結合起來需要考慮多方面的因素，其中包括載氧劑的選擇、熱流能級的優化、換熱器的布置等。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種太陽能驅動的化學鏈制氫及發電循環系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種太陽能驅動的化學鏈制氫及發電循環系統，包括：

燃料反應裝置：用于CH₄和Fe₃O₄反應，生成FeO、CO₂和H₂O；

太陽能加熱器：用于加熱Fe₃O₄并去向燃料反應裝置；

蒸汽反應裝置：用于H₂O和FeO反應，生成Fe₃O₄和H₂，所述FeO來自于燃料反應裝置產生的FeO，所述Fe₃O₄去向太陽能加熱器；

熱機裝置：利用燃料反應裝置和蒸汽反應裝置產生的熱量進行做功發電；