[发明专利]太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统及方法

权利要求书

1.一种太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，其特征在于，该系统包括：

原料供应装置，用于贮存制氢所需的原料，并将贮存的原料输出给原料混合装置；

原料混合装置，用于接收并混合来自原料供应装置中的新鲜原料和气液分离器分离出来的未反应物，并将得到的混合物输出给原料计量装置；

原料计量装置，用于控制单位时间内原料进入预热器的体积，将接收自原料混合装置的原料按一定的速率输出给预热器；

预热器，用于对接收自原料计量装置的原料进行预热，将预热后的原料输出给太阳能吸收反应器；

太阳能吸收反应器，利用吸收的太阳能热量供接收自预热器的原料在自身的反应管中发生重整反应，反应产物通过预热器放出热量，然后再进入冷凝器；

太阳能集热器，用于以线性聚焦方式将低能流密度的太阳能聚集成高能流密度的中低温热能，向太阳能吸收反应器中的原料重整反应提供热量；所述太阳能吸收反应器位于太阳能集热器的线性聚焦线上，该太阳能集热器采用抛物槽式聚光结构，抛物槽内表面涂有对太阳光具有高反射率、低吸收率的选择性镀膜，向太阳能吸收反应器中的原料重整反应提供150℃至300℃温度范围的热量；

冷凝器，用于冷却太阳能吸收反应器通过预热器输入的反应产物，并将冷却后的反应产物输出给气液分离器；

气液分离器，用于对接收自冷凝器冷却的混合物进行气液分离，分离后得到的气相反应产物输出给变压吸附装置，得到的液相反应产物输出给原料混合装置；

变压吸附装置，用于对气液分离器输入的气相反应产物进行分离得到纯净的氢气。

2.根据权利要求1所述的太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，其特征在于，所述原料供应装置为原料罐，其中贮存的原料为甲醇、乙醇或二甲醚，以及脱盐水。

3.根据权利要求2所述的太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，其特征在于，所述原料混合装置为混合器，用于将接收自原料罐中的替代燃料和脱盐水按一定比例进行混合，并接收来自于气液分离器中分离出来的未反应物，保证水和原料的充分混合。

4.根据权利要求1所述的太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，其特征在于，所述原料计量装置为计量泵，将接收自原料混合装置的原料按可调节的流量输出给预热器。

5.根据权利要求1所述的太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，其特征在于，所述预热器与太阳能吸收反应器循环连接，热源来自太阳能吸收反应器反应产物的余热；如果余热不足，热源进一步由所述太阳能集热器，或真空管式，或平板式太阳能集热器，或外部热源提供。

6.根据权利要求1所述的太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，其特征在于，所述太阳能吸收反应器既是太阳能接收器，又是化学反应器，其结构为细长的管状，材料为导热性能良好的铜、铝材料，管子内填装铜系、镍系或者铂钯系固体金属系列催化剂，管子外表面涂有对太阳光具有高吸收率、低发射率的选择性镀膜，管子外面安装有高透射率的玻璃罩，玻璃罩与管子之间为真空或者非真空。

7.根据权利要求1所述的太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，其特征在于，所述冷凝器为间壁式换热设备，采用循环水进行冷却，连接有循环冷却水。

8.根据权利要求1所述的太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，其特征在于，所述气液分离器分离后得到的气相反应产物为氢气和二氧化碳和副产品，液相反应产物为未反应的原料和水。

9.根据权利要求1所述的太阳能中低温热驱动的热化学反应制氢系统，其特征在于，所述变压吸附装置为变压吸附分离单元PSA，吸附气相反应产物中的二氧化碳和副产品，输出纯净的氢气。