太陽能熔融鹽熱化學(xué)循環(huán)制氫和合成氣反應(yīng)體系研究

【摘要】：提出了一種新型的太陽能加熱熔融鹽化學(xué)循環(huán)反應(yīng)體系,整個過程分兩步:第一步,利用熔融堿金屬碳酸鹽吸收、儲備、傳輸太陽能,在熔融鹽介質(zhì)中 CH_4與金屬氧化物 M_xO_y 反應(yīng)生成相應(yīng)的金屬和合成氣;第二步,金屬分解水產(chǎn)生氫氣和相應(yīng) M_xO_y,從而 M_xO_y 又循環(huán)到第一步再利用。根據(jù)最小吉布斯自由能原理,采用化學(xué)熱力學(xué)計算軟件 HSC Chemistry 5.1,對 CH_4與幾種 M_xO_y 氣-固相反應(yīng)的Δ℃進(jìn)行了計算和分析,進(jìn)一步分析了在熔融堿金屬碳酸鹽(摩爾比為1:1的 Na_2CO_3和 K_2CO_3)體系中溫度對反應(yīng)產(chǎn)物平衡組分的影響。結(jié)果表明,理論上只有 ZnO和 SnO_2適合該反應(yīng)體系,其反應(yīng)氣體產(chǎn)物中合成氣的量隨反應(yīng)溫度的增加而增加,比較適宜的反應(yīng)溫度在1200K左右。計算結(jié)果表明100MW 的太陽能能量系統(tǒng)至少可以提供每秒生產(chǎn)5.32kg 液態(tài)金屬 Zn 所需能量,實(shí)現(xiàn)每秒將3.6×10~4 kJ 的太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 【作者單位】： 昆明理工大學(xué)材料冶金工程學(xué)院;貴州大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院;
【關(guān)鍵詞】： 太陽能 熔融鹽 氫 合成氣 熱化學(xué)循環(huán)
【基金】：國家自然科學(xué)基金(50574036;50774038) 國家自然科學(xué)基金重大研究計劃(90610035)
【分類號】：TQ116.2
【正文快照】： 0引言 氫能是人類未來的理想能源川,但目前利用非化石原料制備氫的方法成本都很高,規(guī)?；芾щy,世界上約95%的氫氣是通過含碳化石燃料轉(zhuǎn)化制備圖。近年來利用金屬氧化物分解或還原制備出金屬單質(zhì),再用金屬分解水制備氫氣的兩步化學(xué)循環(huán)法引起了科學(xué)界的廣泛興趣川。c氏資源

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