[发明专利]一种基于镁-氯热化学循环的太阳能制氢系统

说明书

本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体为一种基于镁‑氯热化学循环的太阳能制氢系统，循环制氢单元包括第一分离器，第一分离器的气态产物输出端顺次连接有第一冷凝器、变压精馏塔、第一冷却器、电解槽、第一加热器以及氯化反应塔，且第一分离器的固态产物输出端经由第二冷却器与氯化反应塔相连接；循环制氢单元还包括与氯化反应塔输出端相连接的第二分离器、第二加热器以及水解反应塔，第二分离器的固态产物输出端经由第二加热器与水解反应塔的输入端相连接，且水解反应塔的输出端与第一分离器的输入端相连接以形成循环通路。解决了现有制氢技术中需要依赖日益枯竭的非可再生能源，制氢效率低、能耗高，且会加剧全球温室效应的问题。

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体为一种基于镁-氯热化学循环的太阳能制氢系统。

背景技术

能源是经济社会发展的基础，随着世界各国对能源需求的不断加大，煤炭、石油、天然气等传统化石能源面临枯竭的危机，与此同时，伴随着化石能源的大规模使用，由此引发的温室效应、环境污染日益严重，寻找清洁、可再生能源成为人类社会发展的必然。氢作为一种清洁燃料，具有资源丰富、燃烧热值高、清洁无污染、可再生等优点，被认为是21世纪“终极能源”，世界主要发达国家和相关国际组织都对氢能研发给予了很大重视，制定了长期研发计划，并投入巨资进行氢能相关技术研发。

氢虽然是自然界最丰富的元素，但自然氢的存在极少。因此，必须将含氢物质通过化工技术加工得到氢气。最丰富的含氢物质是水，其次就是各种化石燃料(煤、石油、天然气)及各种生物质等。目前，国内外制氢技术种类繁多，包括化石燃料制氢、电解水制氢、生物质制氢、核能制氢等等。

据统计，2016年全球氢气产量约7347万吨，96％以上来源于传统化石燃料重整制氢其中，48％来自天然气重整，30％来自醇类重整，18％来自煤气化，4％左右来源于电解水制氢。然而，化石燃料重整制氢一方面需要依赖日益枯竭的非可再生能源，另一方面必然会加剧全球温室效应以及环境污染问题；电解水制氢已经在工业领域得到规模化应用，然而，由于制氢效率低、制氢能耗高等不足，其应用领域受到较大限制。太阳能具有取之不竭、清洁无污染、可再生等优点，是一种理想的能量来源；水是含氢量最高、资源最为丰富的一种制氢原料。若能提出一种以太阳能为驱动能源，以水为原料制取氢气的方法，必将推动全球制氢技术及相关新能源产业的跨越式发展。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于镁-氯热化学循环的太阳能制氢系统，用以解决现有制氢技术中需要依赖日益枯竭的非可再生能源，制氢效率低、能耗高，且会加剧全球温室效应的问题。

本发明提供一种基于镁-氯热化学循环的太阳能制氢系统，包括

循环制氢单元，所述循环制氢单元包括第一分离器，所述第一分离器的气态产物输出端顺次连接有第一冷凝器、变压精馏塔、第一冷却器、电解槽、第一加热器以及氯化反应塔，且所述第一分离器的固态产物输出端经由第二冷却器与氯化反应塔相连接；

所述循环制氢单元还包括与氯化反应塔输出端相连接的第二分离器、第二加热器、以及水解反应塔，所述第二分离器的固态产物输出端经由第二加热器与水解反应塔的输入端相连接，且所述水解反应塔的输出端与第一分离器的输入端相连接以形成循环通路；

供热单元，所述供热单元与水解反应塔相连接，通过所述供热单元对输送至水解反应塔的纯水进行预热，供所述水解反应塔内的MgCl₂水解；

发电单元，所述发电单元与电解槽电性连接，以提供所述电解槽所需要的电能。

作为优选，所述电解槽的阳极端与第一加热器相连接，所述电解槽的阴极端还连接有第三冷却器。