[發(fā)明專利]全光譜利用太陽能的二氧化碳碳?xì)淙剂现苽溲b置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110629230.4
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113388425A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宣益民;何君妍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: C10L3/00
• 分類號: C10L3/00;C25B1/04;C25B9/65
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 金詩琦

本發(fā)明公開了一種全光譜利用太陽能的二氧化碳碳?xì)淙剂现苽溲b置，包括太陽能聚光鏡和分頻器，太陽能聚光鏡用于聚合太陽光束，分頻器用于將聚合后的太陽光束分開，分別進(jìn)入光伏電池和二氧化碳捕獲轉(zhuǎn)化單元，光伏電池分別與光伏低溫余熱回收單元、水電解裝置相連，光伏電池輸出電能給水電解裝置，水電解裝置輸出氫氣、氧氣和水，氫氣進(jìn)入二氧化碳捕獲轉(zhuǎn)化單元，氧氣隨水循環(huán)釋放到外界，水連通光伏低溫余熱回收單元，帶走光伏電池?zé)崃俊１景l(fā)明還公開了一種全光譜利用太陽能的二氧化碳碳?xì)淙剂现苽溲b置進(jìn)行燃料制備的方法。本發(fā)明通過光電?電解水?光熱?熱化學(xué)協(xié)同耦合作用，將太陽能轉(zhuǎn)換為碳?xì)淙剂匣瘜W(xué)能，提高太陽能的利用效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料制備裝置及方法，具體為一種全光譜利用太陽能的二氧化碳碳?xì)淙剂现苽溲b置及方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源的無序化以及非清潔利用導(dǎo)致環(huán)境污染問題突出、全球變暖現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，增加可再生能源的利用率，減少以煤炭、石油為非必要源頭的能源利用，是全球各國都在積極探索的出路。

在可再生能源資源方面，我國資源稟賦，尤其是地理位置帶來的優(yōu)厚太陽能資源。與化石能源相比，太陽能不僅隨取隨用，而且經(jīng)濟(jì)成本低廉，是一種高效、持久、清潔的能源。我國廣泛普及太陽能的利用，但受到環(huán)境氣候條件、能量密度不均勻不穩(wěn)定等因素限制，太陽能的利用率難以提高。因此科學(xué)家們提出，將一次太陽能源轉(zhuǎn)化為易儲存、可運(yùn)輸?shù)母咂肺欢文茉?如電能、氫能、碳?xì)淙剂系?，實(shí)現(xiàn)能源的有序轉(zhuǎn)化和有效利用。

然而，太陽光譜是一種不同波長的連續(xù)光譜，不同波長下，太陽產(chǎn)生的能量也有很大差別。當(dāng)全光譜太陽能單一地服務(wù)于光電、光熱、光解水等利用方式時(shí)，不匹配的能量等級會(huì)造成不同程度的能量損失，降低太陽能的利用率。因此，將太陽能利用由單一系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)轳詈舷到y(tǒng)，成為現(xiàn)在科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

在此基礎(chǔ)上，若能在一次太陽能源的轉(zhuǎn)化源頭上構(gòu)建能量匹配，先解耦不同等級的能量應(yīng)用，將不同波長的能量投入不同的生產(chǎn)路徑，再耦合中間能量獲得最終更高品位的能量；同時(shí)，通過協(xié)調(diào)耦合的辦法，對能量傳遞過程中產(chǎn)生的余熱進(jìn)行循環(huán)利用，就能有效減少能量的無序損失，實(shí)現(xiàn)太陽能全光譜的有效利用，誕生一條綠色生產(chǎn)的新路線。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是提供一種能源有效利用率高的全光譜利用太陽能的二氧化碳碳?xì)淙剂现苽溲b置，本發(fā)明的另一目的是提供一種簡單方便的全光譜利用太陽能的二氧化碳碳?xì)淙剂现苽溲b置進(jìn)行燃料制備的方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種全光譜利用太陽能的二氧化碳碳?xì)淙剂现苽溲b置，包括太陽能聚光鏡和分頻器，太陽能聚光鏡用于聚合太陽光束，分頻器用于將聚合后的太陽光束分開，分別進(jìn)入光伏電池和二氧化碳捕獲轉(zhuǎn)化單元，光伏電池分別與光伏低溫余熱回收單元、水電解裝置相連，光伏電池輸出電能給水電解裝置，水電解裝置輸出氫氣、氧氣和水，氫氣進(jìn)入二氧化碳捕獲轉(zhuǎn)化單元，氧氣隨水循環(huán)釋放到外界，水連通光伏低溫余熱回收單元，帶走光伏電池?zé)崃浚趸疾东@轉(zhuǎn)化單元的出口與光熱高溫余熱回收單元相連。

進(jìn)一步地，聚合后的太陽光束分開為光束一和光束二，光束一為280～1200nm光譜譜段，光束一進(jìn)入光伏電池，光束二進(jìn)入二氧化碳捕獲轉(zhuǎn)化單元。

進(jìn)一步地，太陽能聚光鏡為槽式聚光鏡、碟式聚光鏡或菲涅爾聚光鏡。

進(jìn)一步地，光伏電池為硅系薄膜太陽能電池或化合物薄膜太陽能電池，能夠全部接收分頻器投射的光束一。

進(jìn)一步地，二氧化碳捕獲轉(zhuǎn)化單元位于聚光分頻單元的焦距線上或焦點(diǎn)處，用于吸收分頻器投射的太陽光束能量并進(jìn)行CO₂熱脫附及加氫反應(yīng)制取碳?xì)淙剂稀６趸疾东@轉(zhuǎn)化單元為真空集熱管或可以在高壓下同時(shí)進(jìn)行光、熱催化的光熱反應(yīng)釜。