[发明专利]光化学与热化学结合的储能装置

说明书

一种光化学与热化学结合的储能装置，包括：太阳能聚光镜，用于聚集太阳光；光线分频器，将太阳能聚光镜聚集的光分为两束；光化学反应器，光线分频器分出的参与光化学反应的光子被导入光化学反应器，使其中的光化学反应物发生异构反应，将能量储存在化学键中；以及热化学反应器，光线分频器分出的未参与光化学反应的光子被导入热化学反应器，使其中的热化学反应物发生热化学反应，将能量储存在化学能中。本发明的光化学与热化学结合的储能装置对太阳能不同频率的光子进行了分别利用，其中高能量的光子进行了光化学反应直接将光能储存在化学键中，低能量的光子进入热化学反应器先转化为了热能，再转化成化学能储存下来，实现了全光谱高效储能。

技术领域

本发明属于太阳能储能领域，具体涉及一种光化学与热化学结合的储能装置。

背景技术

不论是光伏还是光热技术的发展都受限于太阳能的不稳定性，发展高效、储存时间较长的太阳能储热技术有重要意义。常见的储能方式有显热、潜热和化学储能。不同于显热和潜热储能，化学储能不仅能够实现光能的转化与储存，更兼具密度高、便捷运输和可控使用潜力。

太阳能热化学储能是将太阳能转化为热能，提供吸热反应的反应热，在催化剂的作用下，使反应物发生裂解或者重整反应生成合成气，从而将太阳能储存在合成气的化学能中。

太阳能热化学储能存在两个方面的问题：(1)将太阳能以化学能的形式储存，经历了两次能量转化，太阳光能首先转化为热能，热能再转化为化学能，增加了能量转化与储存过程中的不可逆损失；(2)将不同能量的太阳光子“一视同仁”的储存，不满足能量利用过程中“品位对口、梯级利用”的原则。

上述能量品位即能量的品质，由Ishida提出，表示不同能量的最大做工能力，定义式为式中，ΔH表示能量的变化，ΔE表示ΔH能量变化能做的最大的功。

太阳能分子异构储热是太阳光子照射到具有光响应的有机分子，使其发生异构反应，由低能量的稳定结构转变为高能量的亚稳态结构，不同结构的能级差可用于太阳能的储存。该过程直接将太阳光能储存在化学键中，减少了先将光能转化为热能的过程，从而减少了不可逆损失。

然而太阳能分子异构储热只能利用一部分能量高的光子，对于能量低的光子不能利用，导致了太阳能量子利用率低，阻碍了太阳能光化学储能的发展。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光化学与热化学结合的储能装置，以便解决上述问题的至少之一。

本发明是通过如下技术方案实现的：

根据本发明的第一个方面，提供了一种光化学与热化学结合的储能装置，包括：太阳能聚光镜，用于聚集太阳光；光线分频器，将太阳能聚光镜聚集的光分为两束；光化学反应器，光线分频器分出的参与光化学反应的光子被导入所述光化学反应器，使其中的光化学反应物发生异构反应，将能量储存在化学键中；以及热化学反应器，光线分频器分出的未参与光化学反应的光子被导入所述热化学反应器，使其中的热化学反应物发生热化学反应，将能量储存在化学能中。

优选地，所述聚光镜为抛物槽式太阳能聚光镜、塔式太阳能聚光镜、碟式太阳能聚光镜、菲涅尔式聚光镜或复合抛物面聚光镜。

优选地，所述光线分频器为单层光学玻璃、双层光学玻璃或涂层。

优选地，所述热化学反应物为甲醇、甲烷、甲醇与水的混合物、甲烷与水的混合物或二甲醚。

优选地，所述光化学反应物为降冰片二烯及其衍生物、偶氮苯及其衍生物或有机金属化合物。