[發(fā)明專利]一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210423068.5
• 申請(qǐng)日: 2022-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114634156B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 敬登偉;曾子龍;郭烈錦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B3/04
• 分類號(hào): C01B3/04;C25B1/04;C25B9/65;H02S40/20;H02S40/22;H02S40/42;H02S40/44;H02S40/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，包括有數(shù)字聚光光學(xué)分頻部分、光熱催化懸浮液制氫部分以及光伏蓄電電解制氫部分；

數(shù)字聚光光學(xué)分頻部分包括有高曲率線性拋面聚光器(7)，設(shè)置在高曲率線性拋面聚光器(7)正上方的平面分頻器(14)，設(shè)置在平面分頻器(14)左右兩側(cè)，且對(duì)稱放置的左曲面分頻器(13)和右曲面分頻器(12)，以及設(shè)置在平面分頻器(14)正上方的二次反光拋面聚光器(9)；光熱催化懸浮液制氫部分包括有儲(chǔ)液罐(1)，設(shè)置在儲(chǔ)液罐(1)下游端的循環(huán)泵(2)，設(shè)置在平面分頻器(14)上方的光伏冷卻板(3)，以及設(shè)置在光伏冷卻板(3)上方的光熱反應(yīng)器(10)；光伏蓄電電解制氫部分包括設(shè)置在光伏冷卻板(3)與平面分頻器(14)之間的線性光伏板(4)，與線性光伏板(4)連接的蓄電裝置(5)，以及與蓄電裝置(5)串接的電解制氫池(6)；

太陽(yáng)能輻射光線首先通過(guò)高曲率線性拋面聚光器(7)進(jìn)行一次匯聚并投射至平面分頻器(14)、左曲面分頻器(13)和右曲面分頻器(12)上，透過(guò)平面分頻器(14)的部分光線直接被線性光伏板(4)吸收并轉(zhuǎn)化為電能，透過(guò)左曲面分頻器(13)和右曲面分頻器(12)的光線匯至光熱反應(yīng)器(10)下方進(jìn)行吸收，未被充分吸收的光線再經(jīng)過(guò)二次反光拋面聚光器(9)聚集后反射至光熱反應(yīng)器(10)的上表面；

儲(chǔ)液罐(1)裝有含有光熱催化顆粒懸浮液，在循環(huán)泵(2)的作用下輸送至光伏冷卻板(3)吸收線性光伏板(4)表面的廢熱，起到降溫的效果，提升光伏產(chǎn)電效率；初步預(yù)熱后的懸浮液進(jìn)入光熱反應(yīng)器(10)吸收紫外可見(jiàn)波段及紅外光波段能量進(jìn)行光熱催化制氫反應(yīng)，最后通過(guò)循環(huán)泵(2)泵送至儲(chǔ)液罐(1)完成氣液分離工序；線性光伏板(4)吸收由平面分頻器(14)透過(guò)的部分光線用于激發(fā)光伏板內(nèi)部PN結(jié)產(chǎn)生電壓，線性光伏板(4)在白天時(shí)將部分電能儲(chǔ)存在蓄電裝置(5)中，部分用于電解制氫池(6)的電解過(guò)程，在夜晚時(shí)，直接利用蓄電裝置(5)中剩余的電能實(shí)現(xiàn)電解制氫。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，平面分頻器(14)、左曲面分頻器(13)和右曲面分頻器(12)的光透過(guò)特性根據(jù)實(shí)際反應(yīng)需求選擇性地涂覆不同光學(xué)材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，平面分頻器(14)能夠透過(guò)在700-1100nm的光線。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，左曲面分頻器(13)和右曲面分頻器(12)能夠選擇性透過(guò)250nm-700nm及1100nm-2500nm附近的光線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，光熱催化懸浮液制氫部分還包括設(shè)置在光熱反應(yīng)器(10)下游端的液體流量計(jì)(11)，整個(gè)管路中光熱催化顆粒懸浮液流量可用液體流量計(jì)(11)測(cè)量，最后泵送至儲(chǔ)液罐(1)完成氣液分離工序。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，線性光伏板(4)表面的溫度由溫度探測(cè)器(8)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)泵(2)來(lái)控制光熱催化顆粒懸浮液流量，充分降低線性光伏板(4)的廢熱。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，線性光伏板(4)表面工作時(shí)溫度控制在25-60攝氏度之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)所使用的太陽(yáng)能為一年四季輻射至地球表面的直接輻射太陽(yáng)能。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于固態(tài)分頻器件的多拋串級(jí)制氫反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，光熱催化顆粒懸浮液采用濃度為0.2g/L的石墨烯復(fù)合二氧化鈦顆粒溶于300L純水中制成。