[发明专利]一种固定点阵列太阳能制氢系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用，特别是采用点聚焦的太阳能镜实现太阳能采集，采用点聚焦的转换器实现太阳能的聚焦跟踪制氢系统，涉及太阳能的聚焦利用。

背景技术

太阳能制氢，就是利用太阳能实现制氢的设备。

利用太阳能生产氢气的系统,有光分解制氢,太阳能发电和电解水组合制氢系统。太阳能制氢是近30～40年才发展起来的。到目前为止，对太阳能制氢的研究主要集中在如下几种技术：热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢。

太阳能直接热分解水制氢是最简单的方法，就是利用太阳能聚光器收集太阳能直接加热水，使其达到2500K(3000K以上)以上的温度从而分解为氢气和氧 气的过程。这种方法的主要问题是：①高温下氢气和氧气的分离；②高温太阳能反应器的材料问题。温度越高，水的分解效率越高，到大约4700K时，水分解反应的吉布斯函数变接近与零。但是，与此同时上述的两个问题也越难于解决。正是由于这个原因，使得这种方法在1971年Ford和Kane 提出来以后发展比较缓慢。随着聚光技术和膜科学技术的发展，这种方法又重新激起了科学家的研究热情。Abraham Kogan教授从理论和试验上对太阳能直接热分解水制氢技术可行性进行了论证，并对如何提高高温反应器的制氢效率和开发更为稳定的多孔陶瓷膜反应器进行了研究。如果在水中加入催化剂，使水的分解过程按多步进行，就可以大大降低加热的温度。由于催化剂可以反复使用，因此这种制氢方法又叫热化学循环法。目前， 科学家们已研究出100多种利用热化学循环制氢的方法，所采用的催化剂为卤族元素、某些金属及其化合物、碳和一氧化碳等。热化学循环法可在低于1000K 的温度下制氢，制氢效率可达50%左右，所需热量主要来自核能和太阳能，为了适应未来大规模工业制氢的需要，科学家们正在研究催化剂对环境的影响、新的耐 腐蚀材料、以及氧和重水等副产品的综合利用等课题。许多专家认为，热化学循环法是很有发展前景的制氢方法。

太阳能制氢系统是采用太阳能聚焦跟踪技术实现太阳能的高温热采集，再通过将热能传送给制氢设备，实现对产品的制氢。

现有的太阳能聚焦热发电分为槽式、塔式、碟式三种，其太阳能采集部分可以用于制氢。通常塔式、碟式可以达到800-2000度的采集温度，利用此热能可以实现太阳能的制氢。

太阳能点聚焦利用技术主要是塔式和蝶式二种，碟式系统是采用太阳能镜聚焦于一个制氢装置上。    

塔式系统是将一个太阳能镜作为定日镜，将多个太阳能反射镜聚焦于一个制氢装置上的太阳能制氢系统，由于塔式太阳能采集的特征，使得其在跟踪太阳能过程部分太阳能镜的利用时间仅为4-6小时，如塔东侧的太阳能镜在上午时基本无法利用，只有到了中午或者下午后才可以利用，因而太阳能采集效率低，该技术方案可以实现高温的采集，但是通常其规模较大，不适合于小型或者家用系统。

发明内容

本发明的目的就是提供一种固定点阵列太阳能制氢系统，采用太阳能镜采集焦点成为点的各种太阳能光学镜，在焦点的区域内设置制氢装置，制氢装置不跟随太阳能镜一起运动，在太阳能镜跟踪太阳能过程中，其焦距发生变化，因而称为变焦跟踪；跟踪控制装置控制太阳能镜在太阳光变化时将太阳光聚焦到至少一个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，在每天的太阳能跟踪过程聚焦于至少一个制氢装置或制氢装置的太阳能光热转换器上，实现太阳能的经济利用，在进行跟踪太阳的过程中，保持其焦距始终处于制氢装置的点的区域；制氢装置设置在太阳能镜周围，在太阳能镜跟踪太阳能过程中不跟随太阳能镜进行运动；在太阳能镜上设置有跟踪控制装置，太阳能镜设置在太阳能支架上，来实现的高温高效采集及利用。由于采用点聚焦的太阳能制氢系统，同时，采用变焦跟踪的技术，因而称为变焦固定点阵列太阳能制氢系统。

本发明采用至少一个或者一组太阳能镜与至少一个制氢装置组合构成整体的跟踪制氢系统，将至少一个或者一组太阳能镜在多个制氢装置之间最优的聚焦，从而实现了提高现有太阳能跟踪系统的跟踪效率，降低了跟踪系统的成本，这样克服了现有塔式太阳能制氢系统太阳能采集时间低的缺点，通过设置多个制氢装置的技术方法，实现了对现有太阳能镜的利用时间和效率的提高，使得点聚焦的系统可以进行分布式、小型化的适合不同的规模的要求，同时也适合于大规模系统。

具体发明内容如下：