DLR光热高效制氢装置将于PSA进行测试 有望实现工业化应用
发布者：本网记者Cecilia | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 5067查看 | 2017-12-06 18:16:00
CSPPLAZA光热发电网讯：近日，德国宇航中心及其国际项目合作伙伴联合展示了目前规模最大的可用于制氢的太阳能化学装置。
该装置是HYDROSOL_Plant项目的研发成果，在该项目中，德国宇航中心研究人员与合作公司协同深入研发了利用太阳辐射直接制氢的技术，并通过重新选择材料与更改反应堆的结构，成功将制氢装置的工作功率从之前的100kW提升至750kW。在接下来的几个月中，研究人员将在西班牙南部的PSA光热发电平台对该装置进行运行测试，并检验选材是否合理。
HYDROSOL_Plant国际项目由希腊浮质和粒子技术实验室（CERTH-CPERI-APTL）负责协调，由DLR、西班牙环境能源技术研究中心（CIEMAT）、荷兰HyGear公司以及希腊能源供应公司Hellenic Petroleum联合开发，并由欧洲燃料电池和氢气联合（FCH 2 JU）技术创新项目提供资金支持。在该项目中，DLR太阳能研究所主要负责太阳能反应堆开发、装置设计以及测控技术等工作。
可利用阳光实现高效水分解
在运输及供热领域，氢有望显著提高可再生能源使用比例，举一个简单的例子，其可直接应用于装有燃料电池驱动器的车辆上。此外，氢还是生成甲烷、甲醇、汽油和煤油等合成燃料的组成部分。因此，利用可再生能源制氢可以显著减少运输和供热行业的二氧化碳排放量。
该装置通过利用太阳热能的热化学氧化还原反应直接生成氢。在该装置中，反射镜装置将太阳光聚焦于一点并产生超高温，在高温作用下，水得以分解成氢和氧。制氢步骤的第一步，即利用太阳光将反应堆内部的氧化还原材料（例如镍铁氧体或氧化铈）加热至1400摄氏度，此时，金属氧化物会被化学还原，氧得以释放并逸出反应堆。实际的水分解则发生于第二步骤，这一步骤需要800至1000摄氏度的温度条件。在这一步中，研究人员会让水蒸气流过反应堆，之前已被还原的材料会被再次氧化。由于水蒸气中的氧与材料结合生成金属氧化物，所以会被保留在反应器中，而氢则自由逸出。待材料被完全氧化，就完成一个完整的循环过程，下一个过程又会重新开始。
效率更高，耐候性更佳
研究人员在早期研发项目的基础上，大幅改良了反应堆结构及选材。通过利用具有反射材料涂层的锥体，太阳辐射可进行二次聚焦，逸出热量得以减少，因此该装置整个工作过程的效率显著提高。新研发的陶瓷泡沫具有更高的氢收率和更佳的耐候性。据研究人员预计，在测试模式下每周可产生大约三公斤的氢气。
DLR太阳能研究所项目经理Martin Roeb表示：“通过HYDROSOL_Plant项目，我们首次设计出了一个可实现从发电→高纯氢提取→氢存储等完整过程的太阳能制氢装置。虽然我们的工作目前尚处于研究阶段，但我们现在每周已经可以生产一公斤的氢气，这是一个相当大的数字。一辆高效的燃料电池汽车可以在一公斤氢气驱动下行驶100多公里。”
未来10年内或可实现工业应用
氢是最重要的基本化学元素之一，目前主要用于肥料的生产以及原油的脱硫。在日本，现已有20余万个燃料电池系统应用于建筑生产，其目的也是将氢用于大型天然气发电项目中来生产能源，从而取代化石燃料及核电站。氢在工业（如钢铁生产）中的应用也可显著减少二氧化碳排放。
DLR研究人员认为该装置实现商业化应用仍需几年时间，Roeb表示：“该装置的首个应用程序可以作为一个独立的解决方案，应用于没有电网连接的区域。在这些情况下，每周生产10公斤的氢可能已经是一件很值得做的事情。而在未来十年的时间内，该装置将有可能实现氢的工业化生产。”
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