一種基于納米流體分頻的光伏發電甲醇裂解一體化系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種基于納米流體分頻的光伏發電甲醇裂解一體化系統，包括太陽能電池板、納米液體分頻集熱管、線性菲涅爾式太陽能聚光器；納米液體分頻集熱管、太陽能電池板依次置于線性菲涅爾式太陽能聚光器的上部，在太陽能電池板的上表面鋪設多根預熱管道，預熱管道的入口連接甲醇儲罐的出口，預熱管道的出口連接納米液體分頻集熱管的入口，納米液體分頻集熱管的出口連接冷凝回流裝置；冷凝回流裝置的氣體出口連接產品儲罐，冷凝回流裝置液體出口連接預熱管道的輸入管。本系統利用納米流體分頻裝置將光伏板吸收光譜之外的光用于發熱，熱量供給甲醇的裂解，在光伏板發電的同時，實現熱化學的過程，將太陽光最大化程度利用。將太陽光最大化程度利用。將太陽光最大化程度利用。

【技術實現步驟摘要】
一種基于納米流體分頻的光伏發電甲醇裂解一體化系統


[0001]本技術涉及太陽能利用
，尤其是能光伏發電和進行甲醇裂解的新型一體化系統。

技術介紹

[0002]目前，能源短缺已經成為許多國家面臨的一大難題，根據相關統計，太陽能向地面釋放了近80萬kW的能量，足夠每年生產5.6
×
10W
·
h電量，因此，將太陽能用于光伏發電將成為中國電力工業發展的主要趨勢
[1]。但相比于其他發達國家，我們的技術還相對落后，對于商用硅電池，轉換效率通常在10
?
25％
[2]，這就意味著有近80％的太陽能被直接轉化為熱能，其中光伏電池效率過低最主要的一個原因是其對太陽光譜選擇性利用，只有部分短波段的太陽光(如單晶硅太陽能電池380
?
1100nm)可以被太陽能電池利用并轉換為電能。對于這部分未被轉化為電能的太陽能有兩種去向：一是任其以散熱的形式直接散失到環境中；二是將其以熱能的形式收集利用。太陽能光熱利用，除太陽能熱水器，還有太陽房、陽灶、太陽能溫室、太陽能干燥系統、太陽能土壤消毒殺菌技術等，現階段光熱也開始較多地用于光催化化學反應。
[0003]為了避免太陽能的能源浪費，所以現在很多的研究開始將太陽能發電和發熱相結合。光伏光熱綜合利用(PV/T)技術是當前研究的熱點，該技術不僅能獲得電能還能獲取熱能，并且在收集熱量的同時降低了光伏電池溫度，提高了發電效率，使太陽能得到了極大地利用
[3]。目前，太陽能光伏發電技術日趨成熟，達到了商業使用所要求的能級。從目前形勢來看，在全球范圍內已經掀起了新的投資和建設熱潮，并且不斷有新的市場加入，全球太陽能光熱發電總裝機規模持續上升，世界各國宣布建設的光熱裝機規模爆發式增長，太陽能光熱發電行業呈現出一派蓬勃發展的繁榮景象。為了提高太陽能的利用率，在多數太陽能光伏光熱相耦合的系統，多會采用聚光器，從而提高太陽光的能流密度。按聚光形式的不同，可主要分為以下四類：槽式、塔式、碟式以及線性菲涅爾式
[4]。線性菲涅爾式太陽能聚光系統具有結構簡單、風阻小、成本低、土地利用率高等優點，但目前也存在系統光學效率低、光學設計和試驗測試沒有標準方法等問題
[5]。
[0004]在太陽能的全光譜利用研究中，現階段多采用太陽光譜分頻技術。基于光譜分頻技術，采用分頻器將太陽光譜中能被光伏電池高效利用的譜段分離用于光伏發電，其余分配給熱接收器進行光熱利用，可避免因溫度耦合而限制熱利用溫度受限的問題
[6]。目前在太陽能發電系統中使用和研究的分頻器主要有固體薄膜干涉分頻、液體分頻、全息分頻和熒光分頻等，又以固體薄膜干涉分頻和液體分頻的研究最受關注。許多的固體分頻和液體分頻技術還不能將太陽光中的短波長部分完全吸收，所以固體分頻材料和液體分頻液的確定是最為核心的環節。
[0005]但是現有的太陽能光伏裝置存在不能高效全光譜利用太陽光、利用形式單一的問題。

技術實現思路

[0006]為了解決現有技術中存在的不足，本申請提出了一種基于納米流體分頻的光伏發電甲醇裂解一體化系統，利用納米流體分頻裝置將光伏板吸收光譜之外的光用于發熱，熱量供給甲醇的裂解，在光伏板發電的同時，實現熱化學的過程，將太陽光最大化程度利用。
[0007]本技術所采用的技術方案如下：
[0008]一種基于納米流體分頻的光伏發電甲醇裂解一體化系統，包括反應區域、準備段、冷凝回流裝置和產品儲罐，
[0009]所述準備段包括甲醇儲罐；
[0010]所述反應區域包括太陽能電池板、納米液體分頻集熱管、線性菲涅爾式太陽能聚光器；所述納米液體分頻集熱管、太陽能電池板依次置于線性菲涅爾式太陽能聚光器的上部，在太陽能電池板的上表面鋪設多根預熱管道，所述預熱管道的入口連接甲醇儲罐的出口，所述預熱管道的出口連接納米液體分頻集熱管的入口，所述納米液體分頻集熱管的出口連接冷凝回流裝置；
[0011]所述冷凝回流裝置的氣體出口連接產品儲罐，所述冷凝回流裝置液體出口連接預熱管道的輸入管。
[0012]進一步，所述納米液體分頻集熱管設置在線性菲涅爾式太陽能聚光器的焦點處。
[0013]進一步，所述納米液體分頻集熱管采用同心圓柱形，圓柱的外圍液體為納米銀流體，內層為甲醇流道。
[0014]進一步，所述太陽能電池板采用單晶硅制成，在太陽能電池板的反面均勻鋪設多根預熱管道。
[0015]進一步，所述準備段還包括甲醇供給泵，甲醇供給泵的輸入管連接甲醇儲罐，甲醇供給泵的輸出管連接預熱管道。
[0016]進一步，在甲醇供給泵的輸出管上設置流量計量器。
[0017]本技術的有益效果：
[0018]有益效果：
[0019]1)本申請采用納米流體分頻技術，一部分太陽光直接射到太陽能光伏電池板上，光伏板吸收部分波長的太陽光，用于發電；光伏板表面的余熱用于給光伏板上管道中的甲醇進行預熱；通過最底部的聚光器將太陽光進行聚集，再反射，小于400納米和大于1200納米的太陽光會先被液體分頻集熱管吸收，發出的熱量用于給剛剛預熱過后流入集熱管(同心圓柱結構)內部的甲醇再加熱，達到讓甲醇裂解的目的；而在400～1200納米之間的太陽光則又被太陽能光伏板吸收用于發電。實現太陽能光伏光熱同時進行，全光譜利用了太陽光。
[0020]2)太陽能電池板將太陽能轉化為電能，通過電能儲存單元進行存儲，可自發自用或向外提供電能，實現節能減排。
[0021]3)本系統中的裝置結構簡單，操作條件溫和。
[0022]4)甲醇裂解產生氫氣可以多方面利用。
附圖說明
[0023]圖1是本申請一體化系統的示意圖。
[0024]圖2是甲醇裂解流單元結構示意圖。
[0025]圖3是甲醇裂解流單元側視圖。
[0026]圖中:10、反應區域；10a、太陽能電池板；10b、納米液體分頻集熱管；10d、線性菲涅爾式太陽能聚光器；10c、預熱管道；10e、導管；20、準備段；20a、甲醇儲罐；20b、甲醇供給泵；20c、流量計量器；30、冷凝回流裝置；40、產品儲罐。
具體實施方式
[0027]為了使本技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本技術，并不用于限定本技術。
[0028]本申請提出了一種基于納米流體分頻的光伏發電甲醇裂解一體化裝置如圖1所示，包括反應區域10、準備段20、冷凝回流裝置30和產品儲罐40；其中，準備段20包括甲醇儲罐20a，甲醇儲罐20a的輸出管道連接甲醇供給泵20b，甲醇供給泵20b的輸出管上裝有流量計量器20c，用于監測甲醇供給的流量。
[0029]反應區域10包括太陽能電池板10a、納米液體分頻集熱管10b、線性菲涅爾式太陽能聚光器10d；如圖3所示，在線性菲涅爾式太陽能聚光器10d的焦點處鋪設本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于納米流體分頻的光伏發電甲醇裂解一體化系統，其特征在于，包括反應區域(10)、準備段(20)、冷凝回流裝置(30)和產品儲罐(40)，所述準備段(20)包括甲醇儲罐(20a)；所述反應區域(10)包括太陽能電池板(10a)、納米液體分頻集熱管(10b)、線性菲涅爾式太陽能聚光器(10d)；所述納米液體分頻集熱管(10b)、太陽能電池板(10a)依次置于線性菲涅爾式太陽能聚光器(10d)的上部，在太陽能電池板(10a)的上表面鋪設多根預熱管道(10c)，所述預熱管道(10c)的入口連接甲醇儲罐(20a)的出口，所述預熱管道(10c)的出口連接納米液體分頻集熱管(10b)的入口，所述納米液體分頻集熱管(10b)的出口連接冷凝回流裝置(30)；所述冷凝回流裝置(30)的氣體出口連接產品儲罐(40)，所述冷凝回流裝置(30)液體出口連接預熱管道(10c)的輸入管。2.根據權利要求1所述的一種基于納米流體分頻的光伏發電甲醇裂解一體化系統，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃瑋，邱懿卓，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：新型
國別省市：