电-热化学耦合的太阳能燃料制备系统特性研究

发布时间：2024-12-21 23:20

　　随着化石能源消耗不断加快以及环境污染问题不断加剧,太阳能作为当前最清洁和最丰富的可再生能源,有望取代化石能源,成为能源消费的主流,促进社会的可持续发展,但太阳能间歇性的特点阻碍了其进一步的发展和应用。利用太阳能制备燃料例如利用太阳能分解H20和CO2,把太阳能转化为燃料中化学能有利于太阳能的固定、储存和运输,并且太阳能燃料氢能是最基本也是最优质的一种清洁能源。然而,太阳能制燃料实际效率依然很低:利用太阳能驱动的光伏电解器、光伏光电电池以及光化学电池等光化学和电化学过程的效率分别为6.5%,2%和1%,太阳能驱动的热化学循环效率为5.25%。从战略的角度,为提高太阳能-燃料转换效率,,促进能源利用的可持续发展,太阳能化石能源互补是可再生能源利用从当前到中期阶段较为实际的方式,借助于化石能源降低反应壁垒,H2O和CO2可以转化成H2和CO,为此本文提出了电-热化学耦合的太阳能燃料制备系统和太阳能分频光伏-光热-SOEC联合制氢系统。(1)基于高效制备太阳能燃料目的,本文提出了一种新型的电-热化学耦合的制氢系统。通过一种集成光子增强热电子发射(PETE)光伏/光热(PVTC)装置将太阳能转化为...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２世界各类能源消耗情况占比Ｐ］??

１．１研究背景及意义??能源是社会进步和经济发展的动力。而人口的激增和工业化的快速发展对能??源消耗特别是化石能源有了更高的需求。图１．１展示了?１９９２－２０１７年世界能源消??耗情况，从图中可以看出世界化石能源在总能源消耗中处于支配地位。煤、石油、??天然气等化石能源的消耗占....

图１．３太阳能热化学制氢温度示意图??

１．２．１太阳能热化学制氢??太阳能热化学制氢的方式随着集热温度不同而形式多样。常见的反应类型如??图１．３所示。??２００°Ｃ?８００°Ｃ?１５００°Ｃ?２３００°ｃ｜＾??甲重１乙裂１？甲麵热化赢循环麵分解??图１．３太阳能热化学制氢温度示意图??１．２．１．１太阳能高温直接....

图１．５太阳能热化学分解二氧化碳反应器：ａ）反应器结构示意图；ｂ）反应器实物图［３１］??２氢化物：??

?Ｍ０ｆｅｄ?＋?Ｈ２０－＞Ｍ０ＯＫ＋Ｈ２??ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ??图１．４两步法金属氧化物循环制氢示意图Ｐ５］??如图１．４所示，还原步，在高温的作用下氧气从金属氧化物中脱离，金属氧??化物中有氧空位的产生；氧化步，含有氧空位的金属氧化物夺取水分子中的氧原??子生成....

图１．４两步法金属氧化物循环制氢示意图Ｐ５］??

ｗａｔｅｒ?ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ??图１．４两步法金属氧化物循环制氢示意图Ｐ５］??如图１．４所示，还原步，在高温的作用下氧气从金属氧化物中脱离，金属氧??化物中有氧空位的产生；氧化步，含有氧空位的金属氧化物夺取水分子中的氧原??子生成氢气。常见的金属氧化物有单金属氧化物如Ｆｅ３０....

本文编号：4019067