一种太阳能制氢系统及其方法与流程

1.本发明涉及太阳能制氢系统技术领域，尤其涉及一种太阳能制氢系统及其方法。


背景技术：

2.现时太阳能产氢主要集中于将水分解。其主要技术集中于:传统电解技术和光触媒/催化剂分解。其中有一部分会使用短碳链石化原料，例如水加甲烷。但总体来说，绝大部分方案都直接或间接产生二氧化碳，也就是所谓灰氢、褐氢，而且使用大量水资源并最终的碳排放减低量其实有限。
3.因此，如何设计一种省却水资源的消耗且不会有二氧化碳排放的太阳能制氢系统及其方法，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能制氢系统及其方法，以省却水资源的消耗且不会有二氧化碳排放。
5.为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.本发明公开了一种太阳能制氢系统，包括制氢装置、能够采集太阳能的光学模块、制氢原料以及电子控制系统，所述太阳能制氢系统还包括热回收系统、热储存系统和热交换模块，所述热回收系统、热储存系统和热交换模块通过线路分别连接电子控制系统，以控制所述制氢系统内的热能。
7.所述制氢原料为烃类石化原料。其中，所述烃类石化原料之一为原油。
8.所述制氢装置为高压反应釜。
9.所述光学模块采集太阳能方式为聚焦式/反射式。
10.所述光学模块之一为菲涅耳透镜。
11.本发明还公开了一种包括上述的太阳能制氢系统的太阳能制氢方法，包括以下工序：
12.根据光学模块采集太阳能，获得制氢装置所需要的第一热量，并对所获得的第一热量进行调节，获得用于制氢装置所需要制氢裂解反应的第二热量；
13.制氢装置中的反应温度经过第二热量的作用达到预设值，将制氢原料注入以反应生成氢气和炭化物。
14.所述第一热量调节方法为通过电子控制系统分别对热回收系统和热储存系统进行调节。
15.所述制氢装置在进行真空处理並经过第二热量的作用达到预设温度时进行裂解反应。
16.所述制氢装置还包括触媒，以提升长碳链的各阶段裂解反应效率。
17.通过本发明所提供的太阳能制氢系统及其方法，不但省却水资源的消耗，并且不会有二氧化碳排放；最终剩余产物因为碳纯度高，可作为活性碳用于环保项目、作为焦炭用
于炼钢、以致燃煤发电或作为一些特殊材料的碳基原料。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例所提供的一种太阳能制氢系统的分解结构示意图一；
20.图2为本发明实施例所提供的一种太阳能制氢系统的分解结构示意图二；
21.图3为本发明实施例所提供的一种太阳能制氢系统的部分系统示意图。
22.其中，1～制氢装置，2～光学模块，3～电子控制系统，101～热回收系统，102～热储存系统，103～热交换模块，104～第二反应釜。
具体实施方式
23.有鉴于此，本发明的核心在于提供一种太阳能制氢系统，以便于省却水资源的消耗且不会有二氧化碳排放。
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.结合图1、图2和图3所示，本发明实施例公开了一种太阳能制氢系统，包括制氢装置1、能够采集太阳能的光学模块2、制氢原料以及电子控制系统3，太阳能制氢系统还包括热回收系统101、热储存系统102和热交换模块103，热回收系统101、热储存系统102和热交换模块103通过线路分别连接电子控制系统3，以控制制氢系统1内的热能。裂解装置可以加入触媒，例如沸石，主要是用以提升长碳链的各阶段裂解反应效率。应当理解，热交换模块为传递热量作用，将光学模块2所采集的太阳能热量传递给制氢装置1。
26.其中，本发明优先一实施例中，制氢原料为烃类石化原料，如原油，但是还可以为其它原料，包括但不限于各种轻、重质原油以及沥青。
27.本发明优先一实施例中，制氢装置1为高压反应釜，本发明中，反应釜最高压力可达500大气压或以上。并且，在第二实施例中，还可以为两个或以上第二反应釜104。其目的是当热裂解过程发生时，长滩链断裂会有不同长度的碳气体产生。其裂解温度会较低，所以分开呈多级第二反应釜104会有效提升效果及节省热能。并且制氢装置1和第二反应釜104中可添加一定量的触媒，其目的是有效提升裂解效率。
28.本发明优先一实施例中，光学模块2采集太阳能方式为聚焦式/反射式，本发明中，太阳能收集热量温度可达1000℃或以上。光学模块2为菲涅耳透镜，但不局限于此，还可以为其它能实现收集太阳能的装置。
29.本发明还公开了一种包括上述太阳能制氢系统的太阳能制氢方法，包括以下工序：
30.根据光学模块2采集太阳能，获得制氢装置1所需要的第一热量，并对所获得的第
一热量进行调节，获得用于制氢装置1所需要制氢裂解反应的第二热量；制氢装置1中的反应温度经过第二热量的作用达到预设值，将制氢原料注入以反应生成氢气和炭化物。应当理解，在高温高压生成的氢气经过简单蒸馏过滤后，高纯度以作为氢燃料用的氢气可直接储存/销售。生成的碳化物虽然原油内含有不同的杂质，但因为在提取过程中不涉及燃烧，所以碳的比例远高于其他成分。并且在最后成型过程中，可调节相关参数以达到需要的多孔状态或块状。
31.如图1所示，当制造氢气系统为批次式时，则烃类石化原料注入制氢装置1后进行真空处理，再密封加热至完成裂解。
32.如图2所示，当制造氢气系统为流水作业式时，在烃类石化原料注入预热系统前进行真空处理或其他方法以将空气排除。预热系统的热源可以是从一级热源提取或从热回收系统取得。
33.本发明优先一实施例中，第一热量调节方法为通过电子控制系统分别对热回收系统101和热储存系统102进行调节。
34.本发明优先一实施例中，制氢装置1中的反应温度经过第二热量的作用达到预设值时进行真空处理。其中，预设温度则是因应注入系统的相关石化燃料成分而进行实时调节。制氢装置1还包括触媒，以提升长碳链的各阶段裂解反应效率。
35.应当理解，可以是批次处理方式或流水作业式，高纯度氢气可在高温高压情况下通过简单蒸馏法取得。最后剩余的碳元素，可以在后期阶段调节温度及压力已取得不同的形态，以供不同的应用，例如作为给付用的活性炭或作为炼钢用的焦炭。
36.通过本发明所提供的太阳能制氢系统及其方法，不但省却水资源的消耗，并且不会有二氧化碳排放；最终剩余产物因为碳纯度高，可作为活性碳用于环保项目、作为焦炭用于炼钢、用以致燃煤发电或作为一些特殊材料的碳基原料。
37.其中，应当可以理解，制氢装置1中的a口为原料输入口，b口为经过制氢装置1后产生氢气的输出口。
38.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
39.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。