太陽(yáng)能作為儲(chǔ)量最豐富、分布最廣、最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?是眾多學(xué)者研究的重點(diǎn)內(nèi)容。太陽(yáng)能利用技術(shù)主要分為基于太陽(yáng)光量子效應(yīng)的光利用技術(shù)和基于太陽(yáng)能熱效應(yīng)的熱利用技術(shù)。而將太陽(yáng)能按照波段能量進(jìn)行劃分,針對(duì)不同頻率光使用相應(yīng)轉(zhuǎn)換方式是有效提高太陽(yáng)能整體利用效率的重要思路。本課題組提出的光熱協(xié)同方法是一種能夠全光譜利用太陽(yáng)能的燃料制備方法。從能量分級(jí)分質(zhì)利用的角度出發(fā),本論文提出基于光熱協(xié)同反應(yīng)的太陽(yáng)能有序轉(zhuǎn)化綜合利用,并根據(jù)這一思路構(gòu)建了一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本文以CO₂還原為光熱協(xié)同目標(biāo)反應(yīng),導(dǎo)熱油為儲(chǔ)換熱工質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了以輻射為唯一能量來(lái)源的光熱協(xié)同反應(yīng),以及該方法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能有序轉(zhuǎn)化的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,光熱協(xié)同反應(yīng)的CO產(chǎn)量為5.8μmol/g-cat,且相對(duì)穩(wěn)定。同時(shí)太陽(yáng)能集熱子系統(tǒng)能量利用效率η_h為59.7%,并對(duì)反應(yīng)器中輻射能量進(jìn)行了初步分析:在材料厚度為4μm時(shí),在光熱協(xié)同反應(yīng)器內(nèi)的輻射能量占總能量的25.79%,其中的紫外可見(jiàn)波段用于驅(qū)動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行,部分近紅外波段用于產(chǎn)熱;進(jìn)入集熱器的輻射能量占總能量的63.45%,全部用于產(chǎn)生熱量。... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

至2050年全世界不同燃料發(fā)電量[3]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論4包括：高溫太陽(yáng)能分解二氧化碳、中溫太陽(yáng)能甲醇分解[21]與中溫太陽(yáng)能甲烷重整等[22]。1.3太陽(yáng)能綜合利用方法和系統(tǒng)隨著太陽(yáng)能利用領(lǐng)域研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，單一太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化方式存在著一定限制。就太陽(yáng)能光利用技術(shù)而言，無(wú)論是光伏發(fā)電還是光化學(xué)制備燃料，其設(shè)計(jì)均基于半導(dǎo)體材料和太陽(yáng)光的量子效應(yīng)。根據(jù)物理學(xué)中的能帶理論，半導(dǎo)體能帶分為價(jià)帶和導(dǎo)帶，價(jià)帶頂和導(dǎo)帶底之間存在斷層區(qū)域，被稱(chēng)之為禁帶，其寬度稱(chēng)為帶隙。當(dāng)處于基態(tài)時(shí)，電子填滿(mǎn)半導(dǎo)體價(jià)帶，導(dǎo)帶為空；而當(dāng)太陽(yáng)光照射半導(dǎo)體材料時(shí)，能量大于帶隙的光子激發(fā)價(jià)帶電子，使之躍遷到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶留下空穴，形成電子空穴對(duì)。這一過(guò)程存在不可避免的損失[23]：一束太陽(yáng)光中包含大量不同能量的光子，其中能量小于半導(dǎo)體帶隙的光子因無(wú)法激發(fā)電子躍遷而造成損失，另一部分能量過(guò)大的光子會(huì)將電子激發(fā)至高于導(dǎo)帶底能級(jí)的高能級(jí)，這些電子狀態(tài)不穩(wěn)定，會(huì)迅速熱化至導(dǎo)帶底造成熱化損失，而光生電子空穴對(duì)由于容易復(fù)合也會(huì)造成能量損失。電子激發(fā)過(guò)程損失示意圖如圖1.2所示。除了上文所述原因，光利用技術(shù)主要應(yīng)用的是紫外和部分可見(jiàn)光波段，而占太陽(yáng)光總量超過(guò)50%紅外波段能量難以利用，這也造成太陽(yáng)能光利用技術(shù)整體效率不高。圖1.2電子激發(fā)過(guò)程損失示意圖而在太陽(yáng)能熱利用技術(shù)中，盡管全波段太陽(yáng)能量被轉(zhuǎn)換為熱能用于加熱工質(zhì)或者驅(qū)動(dòng)反應(yīng)，但在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，高頻波段的能量“大材小用”變?yōu)榈推肺坏闹械蜏責(zé)崮�，存在大量損降低了效率�？梢钥吹�，太陽(yáng)光子的頻率與其能量品質(zhì)有關(guān)，不同能量品質(zhì)的光應(yīng)“物盡其用”。按照能量分級(jí)分質(zhì)利用思想，耦合太陽(yáng)

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論7優(yōu)勢(shì)，同時(shí)可儲(chǔ)存輸送熱能，其研究的重點(diǎn)在于液體種類(lèi)、配比、濃度等參數(shù)的綜合協(xié)調(diào)[39]；全息分頻器和熒光分頻器的發(fā)展方向則在于分頻效率的進(jìn)一步提高[40]。圖1.4太陽(yáng)能分頻光伏-光熱互補(bǔ)利用方法示意圖[41]1.3.2基于太陽(yáng)能利用的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP系統(tǒng)）冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP，CombinedCooling,HeatingandPower）是一種以清潔能源為燃料的分布式供能系統(tǒng)，主要用于城市樓宇建筑。該系統(tǒng)將發(fā)電機(jī)組布置于用戶(hù)附近供給電力，同時(shí)將發(fā)電機(jī)組排出乏汽所帶余熱傳遞至余熱利用設(shè)備，提供低品位的熱能用于滿(mǎn)足用戶(hù)的采暖、制冷和生活用水等負(fù)荷要求，由此實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用[42]。傳統(tǒng)的CCHP系統(tǒng)由化石能源驅(qū)動(dòng)，考慮到全年內(nèi)冷熱電負(fù)荷的供需不平衡問(wèn)題，系統(tǒng)難以高效運(yùn)行；而能流密度低的太陽(yáng)能與規(guī)模不大、輸出產(chǎn)品豐富的CCHP系統(tǒng)較為吻合。因此基于太陽(yáng)能的新型CCHP系統(tǒng)構(gòu)想得以提出�；谔�(yáng)能利用的新型CCHP系統(tǒng)有多種形式，包括熱動(dòng)力CCHP系統(tǒng)、可再生燃料電池CCHP系統(tǒng)以及太陽(yáng)能作為輔助能源的CCHP系統(tǒng)等[43]。荊有印等設(shè)計(jì)了一種集成太陽(yáng)能利用和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的CCHP系統(tǒng)，并基于生命周期分析法對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備容量和運(yùn)行策略進(jìn)行優(yōu)化[44]。A.Lorestani等則將光伏光熱一體化組件與CCHP系統(tǒng)結(jié)合，并通過(guò)改進(jìn)粒子群算法找出可再生能源與冷熱電聯(lián)供結(jié)合方式[45]。RodríguezL.R.等在TRNSYS仿真平臺(tái)上構(gòu)建了不同太陽(yáng)能利用形式的太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析[46]。


本文編號(hào)：3241767