Loading

Ученые создали первый в мире солнечный топливный реактор, который работает ночью

Создано 22.02.2018 14:30
Автор: Natali

Ученые создали первый в мире солнечный топливный реактор, который работает ночью

Ученые, изучающие солнечную энергию, успешно протестировали солнечный реактор CONTISOL, который использует для своей работы воздух, и способен производить любое солнечное топливо, такое как водород, вдобавок может работать днем или ночью, поскольку он использует концентрированную солнечную энергию (CSP) и может хранить тепловую энергию.

Потенциал солнечного топлива заключается в том, что мы могли бы иметь нулевое углеродное топливо, такое как водород, без вредных для климата выбросов, которые учавствуют в любом производстве водорода из природного газа, поэтому совершенствование солнечных реакторов является ключевым моментом для будущего чистой энергии.

Вместо того, чтобы сжигать ископаемое топливо для тепла, необходимого для управления процессом термической химии, для химических реакций, таких как получения H2 (водорода) из H2O, ученые тестировали различные виды реакторов, нагреваемых тепловой формой солнечной энергии, используя зеркала для концентрации солнечного потока.

Для получения безуглеродного тепла для термохимических реакций, которые могут работать при температурах до 1500 C, эксперты рассматривают CSP как более эффективный источник чистой энергии, чем электричество от фотовольтаики или ветра.

На протяжении веков запас солнечного света будет в неограниченном количестве, и никаких последствий для климата, термохимия работает за счет солнечной энергии. Единственным недостатком по сравнению со сжиганием ископаемой энергии является то, что солнечного света ночью просто нет. В традиционном солнечном топливном реакторе процесс зависит от солнечной тепловой энергии. Когда солнце исчезает ночью, энергия тоже.

Группа ученых из Немецкого аэрокосмического центра (DLR) при поддержке Лаборатории технологии аэрозольного производства Института химических процессов и энергетических ресурсов Греции, построила и испытала новый проект солнечного реактора, под названием CONTISOL, который включает в себя хранение энергии, поэтому он может обеспечивать круглосуточное тепло как текущий метод сжигания ископаемых, но без выбросов.

Их работа была опубликован в декабрьском выпуске журнала Applied Thermal Engineering.

«В прошлом солнечные реакторы сталкивались с проблемой отсутствия солнечного света ночью, или даже в облачную погоду», - сказал ведущий автор исследования Джастин Лапп (Justin Lapp), доцент факультета машиностроения в Университете штата Мэн.

«Когда температура падает, реакцию можно остановить или замедлить скорость потока реагентов, уменьшая количество продуктов, которые вы получаете на выходе», объяснил Лапп. «Если реактор выключается ночью, он остывает, а не просто тратит остаточное тепло, и следующим утром начинает весь процесс заново».

«Поэтому основной идеей CONTISOL было создание двух реакторов в одном», - сказал он. «Один, где солнечный свет непосредственно выполняет химическую обработку. Другой для хранения энергии. В химических каналах высокие температуры материала приводят к химической реакции, и в этих каналах вы получаете переход от реагентов к продуктам, а в воздушных каналах более холодный воздух поступает спереди, а горячий воздух выходит с другой стороны».

Ученые создали первый в мире солнечный топливный реактор, который работает ночью

Объединяя возможности хранения энергии с прямым солнечным термохимическим реактором, ученые получили лучшее из двух систем: стабильные температуры круглосуточно, а также самый эффективный источник тепла для выполнения реакций, так как «он идет напрямую, поэтому у вас не так много потерь, когда солнечный свет и химия, которая происходит, находятся в паре шагов друг от друга».

CONTISOL использует воздухоприемник открытого типа, который тянет воздух из атмосферы через небольшие каналы в монолитном материале.

«Центр воздухоприемника представляет собой экструдированный монолит; большой цилиндр со многими меньшими прямоугольными каналами. Каждый другой ряд каналов используется для химии или прохождения воздуха через монолит. Эти каналы открыты с внешней стороны, чтобы на него мог попадать солнечный свет и нагревать этот монолитный материал».

Для перераспределения молекул воды или углеводородов в большинстве солнечных топлив необходима температура между 800-900° С. Прототипный реактор успешно работал при температуре 850° С в лабораторных условиях, получая выходную мощность 5 кВт.

CONTISOL был протестирован в Кельне, Германия, используя имитированное «солнце», а не фактическое солнечное поле, а также хранилище и теплообменник, так как сам реактор является новшеством.

«Пока это научный прототип, просто для нас, чтобы понять, как с ним работать. При 5 кВт никто не будет его коммерциализировать», - сказал Лапп. «Потенциально его можно масштабировать до 100 МВт или даже больше».

«В нашем случае мы проводим риформинг метана в качестве примера. Но реактор не привязан к метану, он может производить любое количество солнечного топлива».

Facepla.net по материалам: Applied Thermal Engineering.

Author: Natali

Комментарии: