更新时间：2023-10-28 02:57:00 点击量：
麻省理工学院（MIT）工程师们设计出一种完全依靠太阳能驱动的新型反应器系统，旨在生产绿色、零碳排放的氢燃料。
MIT的工程师们提出了系统的概念设计，可以高效利用“太阳热化学制氢”。该研究公布在《太阳能杂志》上。太阳热化学制氢(STCH)是零排放的替代方案。但是现有的STCH设计效率有限，只有约7%的太阳光能用于制氢。迄今为止的结果是氢的产量低，而成本高。
MIT团队迈出了实现太阳能制氢的重要一步，他们的新设计可以利用40%的太阳热量制氢。提高效率会降低系统总成本，使STCH成为潜在可扩展、经济实惠的选择，有助于减少运输业的碳排放。
MIT系统的概念设计类似于其他已提出的设计。该系统将与现有的太阳热源（如集中式太阳能发电厂）配对，后者是一个由数百面镜子组成的圆形阵列，用于收集和反射阳光至中央接收塔。STCH系统吸收接收器的热量，用于分解水并生成氢气。这一过程与电解不同，电解使用电而不是热量来分解水。
STCH系统概念的核心是一个两步热化学反应。在第一步中，以蒸汽的形式存在的水暴露给金属。金属从蒸汽中吸氧，留下氢气。这种金属“氧化”类似于在水的存在下铁的生锈，但发生得快得多。一旦分离出氢气，氧化（或生锈）金属将在真空中被再次加热，以逆转生锈过程并再生金属。去除氧气后，金属可以冷却并再次暴露给蒸汽以生成更多氢气。这个过程可以重复数百次。
MIT系统的设计优化了这一过程。整个系统看起来像是火车般的反应器系统，沿着圆形轨道运行。在实践中，这个轨道将围绕太阳热源（如CSP塔）设置。火车中的每个反应器将容纳进行可逆生锈过程的金属。每个反应器首先要经过一个高温站，在那里会在高达1500摄氏度的温度下暴露于太阳热量。这种极端的热量可以有效地从反应器的金属中吸氧。然后，金属处于“还原”状态，准备好从蒸汽中吸氧生成氢气。为了实现这一过程，反应器将移到温度约为1000摄氏度的冷却站，那里将暴露于蒸汽以生成氢气。
亚利桑那州立大学化工工程助理教授Christopher Muhich表示，我们必须考虑系统中的每一点能量的使用，以最大限度的降低成本。利用该系统，我们发现用来制氢的热量全部来自太阳。这可利用40%的太阳能热量制氢。
在接下来的一年中，该团队将建造该系统的原型，并计划在美国能源部实验室的集中式太阳能发电厂中进行测试，该项目获得政府资助。
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