[发明专利]基于透氧膜的太阳能综合利用系统

权利要求书

1.一种基于透氧膜的太阳能综合利用系统，其特征在于，包括：

聚光装置(1)，用于聚焦太阳光；

双层反应套管(2)，朝向所述聚光装置(1)设置，包括：外套管(13)和透氧膜内套管(16)，其中，所述透氧膜内套管(16)内形成内腔室，所述外套管(13)和所述透氧膜内套管(16)之间形成外腔室，所述内腔室和外腔室其中之一作为反应腔室通入能够通过分解反应生成氧气和可燃气的反应气体，其中另一作为透氧腔室与所述反应腔室之间具有化学势差；以及

发电装置，用于利用所述分解反应获得的可燃气进行发电；

其中，所述聚光装置(1)聚焦太阳光提供热量，通入所述反应腔室的反应气体在该热量的作用下发生分解反应，该分解反应生成的氧气在所述化学势差的作用下透过所述透氧膜内套管(16)进入所述透氧腔室，促使所述反应腔室内的分解反应正向进行，向所述发电装置提供可燃气。

2.根据权利要求1所述的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述发电装置为：

燃料电池(12)，用于利用所述反应腔室输出的分解反应后的可燃气进行发电。

3.根据权利要求1所述的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述发电装置包括：压气机(4)、燃烧室(3)、燃气透平(5)和第一发电机(6)；

其中，由所述反应腔室输出的分解反应后的可燃气与经压气机(4)压缩后的空气一同通入燃烧室(3)进行燃烧，燃烧后的生成物推动燃气透平(5)做功，带动第一发电机(6)发电。

4.根据权利要求3所述的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述发电装置还包括：第二发电机(7)、蒸汽透平(8)、换热器(9)、冷凝器(10)、水泵(11)；

其中，所述燃气透平(5)的尾气通入换热器(9)，加热通过水泵(11)供给的冷凝水，使之加热为水蒸气并通入蒸汽透平(8)做功，使第二发电机(7)发电，蒸汽透平(8)的尾气通过冷凝器(10)成为冷凝水再通过水泵(11)完成循环。

5.根据权利要求1所述的太阳能综合利用系统，其特征在于：

所述化学势差由电位差驱动，所述透氧腔室的电位高于所述反应腔室的电位；或

所述化学势差由氧分压差驱动，所述透氧腔室的氧分压低于所述分解反应达到热平衡时的氧分压。

6.根据权利要求5所述的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述化学势差为由氧分压差驱动，所述透氧腔室通过以下方式中的一种或多种获得所需氧分压：

(a)所述透氧腔室的一端封闭，另一端连接至真空泵；

(b)所述透氧腔室内通入还原性气体；和

(c)所述透氧腔室内放入能够与氧气结合、能够吸附氧气或能够去除氧气的物质。

7.根据权利要求6所述的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述透氧腔室内通入甲烷以达到所需氧分压。

8.根据权利要求1所述的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述透氧膜内套管的材料选自于以下材料中的一种：

La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-δ，其中0≤x≤1，0≤δ＜3；或

Ba_xSr_1-xCo_yFe_1-yO_3-δ，其中：0≤x≤1，0≤y≤1，0≤δ＜3。

9.根据权利要求1所述的太阳能综合利用系统，其特征在于：

所述内腔室作为反应腔室，所述外腔室作为透氧腔室；或

所述内腔室作为透氧腔室，所述外腔室作为反应腔室。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述双层反应套管(2)呈线形、蛇形或者螺旋形；

所述外套管(13)和透氧膜内套管(16)的横截面呈圆形、方形、三角形或梯形。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的太阳能综合利用系统，其特征在于，所述聚光装置(1)为所述反应腔室提供高于300℃的工作温度，其为槽式太阳能聚光装置、碟式太阳能聚光装置，或塔式太阳能聚光装置。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的太阳能综合利用系统，其特征在于：

所述反应气体为水蒸气，所述分解反应的生产物为氢气和氧气；

所述反应气为二氧化碳，所述分解反应的生成物为一氧化碳和氧气；或

所述反应气体为水蒸气和二氧化碳，所述分解反应的生成物为氢气、一氧化碳及碳氢化合物的混合气和氧气。