目前常用的太阳能反应接收器为碟式太阳能反应接收器。然而,由于接收器一侧接收经过抛物面聚光器汇聚反射的太阳光照射,另一侧不接收太阳光辐射,导致接收器内表面产生极大的温度梯度。从而导致该碟式太阳能反应接收器催化剂无法完全处于最适催化反应温度下,影响热能反应进程,难以高效地进行太阳能与化石燃料的热化学互补。
成果为自主设计发明了一种新型碟式太阳能反应接收器。在该反应接收器中催化室是由多层催化剂载体形成的凹形结构,且每层催化剂载体设有多个孔洞,每层催化剂载体中的孔洞表面孔隙率不同涂敷催化剂的材料不同,使得催化剂能够处于最适反应温度,优化了碟式太阳能反应接收器的温度分布,提高了热化学互补的反应效率,使得该碟式太阳能反应接收器更加经济、安全。
创新点
在现有的碟式太阳能反应接收器基础上,创新性地改进其结构和布置。将催化室分为多层催化剂载体形成的凹形结构,各层结构不同,每层所述催化剂载体中的孔洞表面涂敷的催化剂的材料、质量、孔隙率不同。每层的催化剂都能够处于最适反应温度范围,从而保证每层催化剂都能在较适宜的温度下进行高效的太阳能热化学反应。
市场前景
氢能因具有清洁无污染、可储存、高热值等优势,成为最具潜力的二次能源以及清洁能源载体。氢能可以广泛应用于交通、工业、建筑和电力等各个领域缓解了能源危机、减轻环境污染。但在我国高效制氢滤氢技术仍有待提高。该成果提出的碟式太阳能反应接收器可稳定高效地用于热化学反应制氢将氢能作为太阳能的载体,将制氢和太阳能利用相结合完全适应国家“双碳”目标下的发展方向。克服了太阳能分散、间断以及不稳定的缺点提升了太阳能的品位。所以其拥有广阔的发展和利用前景。
该成果主要应用于太阳能光热利用领域,可实际用于碟式太阳能光热利用系统中提高热化学互补的反应效率。
近年来随着氢能开发利用行业发展,特别是氢燃料电池汽车的推广,氢气市场需求递增。中国氢能市场发展初期(2020~2025年左右),氢气年均需求约2200万吨;氢能市场发展中期(2030年左右),氢气年均需求约3500万吨;氢能市场发展远期(2050年左右),氢气年均需求约6000万吨。按照目前的氢气产量完全无法满足氢能利用发展的需要。对于增加氢气产量和提高制氢效率是未来发展的必经之路。该成果所设计的碟式太阳能接受反应器虽在制造成本和难度较高,但在高效稳定制氢的利用中能创造不可估量的经济价值。
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