太阳能熔融盐热化学循环制氢和合成气反应体系研究

提出了一种新型的太阳能加热熔融盐化学循环反应体系,整个过程分两步:第一步,利用熔融碱金属碳酸盐吸收、储备、传输太阳能,在熔融盐介质中CH4与金属氧化物MxOy反应生成相应的金属和合成气;第二步,金属分解水产生氢气和相应MxOy,从而MxOy又循环到第一步再利用.根据最小吉布斯自由能原理,采用化学热力学计算软件HSC Chemistry 5.1,对CH4与几种MxOy气-固相反应的△G°进行了计算和分析,进一步分析了在熔融碱金属碳酸盐(摩尔比为1:1的Na2CO3和K2CO3)体系中温度对反应产物平衡组分的影响.结果表明,理论上只有ZnO和SnO2适合该反应体系,其反应气体产物中合成气的量随反应温度的增加而增加,比较适宜的反应温度在1200K左右.计算结果表明100MW的太阳能能量系统至少可以提供每秒生产5.32kg液态金属Zn所需能量,实现每秒将3.6×104kJ的太阳能转化为化学能.