恭喜浙江大学山石泉获国家专利权
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龙图腾网恭喜浙江大学申请的专利一种太阳能驱动的光-电-热化学协同制氢系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115747854B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211541243.7,技术领域涉及:C25B9/67;该发明授权一种太阳能驱动的光-电-热化学协同制氢系统是由山石泉;周志军;张彪设计研发完成,并于2022-12-02向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种太阳能驱动的光-电-热化学协同制氢系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种太阳能驱动的光‑电‑热化学协同制氢系统,包括用于增强太阳辐射强度的聚光组件;用于将太阳光谱分成三段供不同装置利用的分频组件;用于利用第一光束产电和预热物料的光伏‑余热利用装置;用于利用第二光束和已产生的电能实现光催化电解制氢的光‑电解装置;用于利用第三光束和光热吸收器产生的热推动各步热化学反应进行的热化学反应装置。系统中的各种化学反应构成一个完整的循环,净反应为水分解成氢气和氧气,能量来源为太阳辐射,整个过程没有其他温室气体排放。该系统基于能量品质匹配原则,利用不同的能量转换方式实现了太阳能的梯级有序转化制氢,是一种高效的太阳能制氢途径。
本发明授权一种太阳能驱动的光-电-热化学协同制氢系统在权利要求书中公布了:1.一种太阳能驱动的光-电-热化学协同制氢系统,其特征在于,包括:聚光组件1、分频组件、光伏-余热利用装置、光-电解装置4、以及热化学反应装置5;所述聚光组件1用于聚集太阳光至分频组件,增强太阳辐射强度;所述分频组件包括第一分频组件2a和第二分频组件2b;第一分频组件2a透射能被光伏电池高效利用的第一光束,反射其余波段的太阳光;第二分频组件2b透射能量更高的用于诱导光催化反应的第二光束,反射包具有热效应的第三光束;太阳光谱被按照光子能量分成三个部分分别用于高效的能量转换途径中,实现太阳能全光谱利用;所述光伏-余热利用装置包括光伏电池和光伏电池余热利用装置;光伏电池3a位于所述分频组件分离的第一光束光路的焦点处或焦点附近;用于接收第一光束并将其转化为电能和热能,电能用于电解反应,光伏电池余热利用装置回收光伏电池的热能用以预热热化学反应的反应物,其位于光伏电池底部;所述光-电解装置4用于利用上述光伏-余热利用装置产生的电能驱动电解反应制氢并利用第二光束中的高能光子诱导光催化反应提高制氢效率,其位于所述分频组件分离的第二光束光路的焦点处或焦点附近;所述热化学反应装置5用于将第三光束的能量供给到热化学反应中,为所述光-电解装置4发生电解反应的电解液提供原料;所述电解反应的电解液为CuClHCl溶液,电解产物为H2和CuCl2,反应方程式为2CuClaq+2HClg→H2g+2CuCl2aq;所述热化学反应装置包括用于反射第三光束的反射镜阵列6、用于对反射过来的太阳辐射进行二次汇聚的聚光透镜和三个热化学反应仓;所述三个热化学反应仓包括用于进行水解反应的水解反应仓8a、用于发生热解反应的热解反应仓8b以及用于蒸干水分的干燥反应仓8c;三个热化学反应仓内均通过吸收器支架11分别支撑并固定有光热吸收器;所述反射镜阵列6将第三光束反射至各热化学反应仓;所述聚光透镜位于各热化学反应仓顶部,具有不同的聚光比,用于对反射过来的太阳辐射进行二次汇聚,增强辐射强度;所述热化学反应装置利用不同聚光透镜对三个化学反应仓实现三级加热,使其处于不同温度,有利于反应进行;其中,水解反应仓8a中发生化学反应的方程式为2CuCl2s+H2Og→2HClg+Cu2OCl2s;热解反应仓8b中发生化学反应的化学方程式为Cu2OCl2s→2CuCll+0.5O2g;干燥反应仓8c将CuCl2溶液中的水分蒸干,形成固态CuCl2,以供水解反应顺利进行;通过调整第二分频组件2b的位置,第二光束能够在光-电解装置和热化学反应装置间切换,用于调控光-电协同反应与光-热协同反应;所述热化学反应和光-电化学反应构成一个完整的循环,净反应为水分解成氢气和氧气。
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