[發(fā)明專利]一種太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910064303.2
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109756184B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷笛;高斯萌;王寶輝;吳紅軍;江泓;姜婷婷
• 申請（專利權(quán)）人: 東北石油大學(xué)
• 主分類號: H02S40/44
• 分類號: H02S40/44;C25B1/02;C25B1/23;C25B9/00
• 代理公司: 北京格允知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝

本發(fā)明涉及一種新型的太陽能電池?太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)，其包括：電化學(xué)單元、用于將太陽能轉(zhuǎn)化成電能以給電化學(xué)單元提供電能的光電單元和用于將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能以調(diào)節(jié)電化學(xué)單元溫度的光熱單元；電化學(xué)單元包括采用串聯(lián)的方式連接的以熔融堿為電解體系的第一電化學(xué)單元和以熔融碳酸鹽為電解體系的第二電化學(xué)單元；當(dāng)所述聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)工作時(shí)，第一電化學(xué)單元的電解體系中還包含三氧化鐵和水，第二電化學(xué)單元的電解體系中還包含二氧化碳。本發(fā)明的高能量多電子轉(zhuǎn)移Fe(III)/Fe(VI)氧化還原太陽能電池?燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)太陽能電池充放電循環(huán)過程與太陽能燃料的產(chǎn)出，系統(tǒng)能量完全來自于太陽能，實(shí)現(xiàn)了對太陽能的高效利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

能源問題和環(huán)境問題一直以來都是制約人類社會發(fā)展的重點(diǎn)問題。現(xiàn)代社會人類面對的最為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)就是能源過度利用及其所導(dǎo)致的環(huán)境問題。隨著社會科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對太陽能向可利用能源的轉(zhuǎn)化的研究也達(dá)到了一個(gè)空前的狀態(tài)，若能實(shí)現(xiàn)將太陽能大規(guī)模的、有效的工業(yè)化利用，將能從根本上緩解能源短缺與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾。

太陽能化學(xué)利用是太陽能利用的一個(gè)最新的分支方向，主要有三種途徑：①太陽電化學(xué)，即太陽光伏或者太陽熱電系統(tǒng)發(fā)電，用于電化學(xué)過程；②太陽光化學(xué)，即直接利用光子能量，如光催化；③太陽熱化學(xué)，即太陽熱能用于熱化學(xué)過程。太陽能化學(xué)利用方面研究目標(biāo)主要集中在太陽熱化學(xué)反應(yīng)，然而太陽能光化學(xué)、電化學(xué)和/或熱化學(xué)協(xié)同應(yīng)用涉獵很少，在目前的太陽能化學(xué)利用中普遍存在太陽能利用率低的問題。

因此，需要提供一種太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)以提高對太陽能的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明構(gòu)建出了新型的高能量多電子轉(zhuǎn)移Fe(III)/Fe(VI)氧化還原太陽能電池-燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)太陽能電池充放電循環(huán)過程與太陽能燃料的產(chǎn)出，系統(tǒng)的能量完全來自于太陽能，具有高能量、可循環(huán)充放電和聯(lián)產(chǎn)太陽能燃料等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對太陽能的高效利用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)，所述太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)包括：電化學(xué)單元、用于將太陽能轉(zhuǎn)化成電能以給所述電化學(xué)單元提供電能的光電單元和用于將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能以調(diào)節(jié)所述電化學(xué)單元的溫度的光熱單元；所述電化學(xué)單元包括采用串聯(lián)的方式連接的以熔融堿為電解體系的第一電化學(xué)單元和以熔融碳酸鹽為電解體系的第二電化學(xué)單元；當(dāng)所述太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)工作時(shí)，所述第一電化學(xué)單元的電解體系中還包含三氧化鐵和水，所述第二電化學(xué)單元的電解體系中還包含二氧化碳。

優(yōu)選地，所述太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)還包括負(fù)載裝置；所述負(fù)載裝置與所述光電單元以并聯(lián)的方式連接在所述第一電化學(xué)單元的陽極和所述第二電化學(xué)單元的陰極之間。

優(yōu)選地，當(dāng)所述光電單元和所述電化學(xué)單元之間形成電流回路時(shí)，所述太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)充電并產(chǎn)出太陽能燃料。

優(yōu)選地，當(dāng)所述負(fù)載裝置和所述電化學(xué)單元之間形成電流回路時(shí)，所述太陽能電池-太陽能燃料聯(lián)產(chǎn)循環(huán)系統(tǒng)放電以產(chǎn)出電能。

優(yōu)選地，當(dāng)所述光電單元和所述電化學(xué)單元之間形成電流回路時(shí)，所述第一電化學(xué)單元的電解體系中還包含強(qiáng)氧化劑。

優(yōu)選地，所述熔融堿選自由熔融氫氧化鈉、熔融氫氧化鉀、熔融氫氧化鋰、熔融氫氧化銫、熔融氫氧化鎂、熔融氫氧化鍶、熔融氫氧化銀和熔融氫氧化鋇組成的組。

優(yōu)選地，所述熔融碳酸鹽選自由熔融碳酸鋰、熔融碳酸鈉和熔融碳酸鉀組成的組。

優(yōu)選地，所述第一電化學(xué)單元的陽極和陰極采用泡沫鎳材料制成；和/或所述第二電化學(xué)單元的陽極和陰極采用泡沫鎳材料制成。