1.本發明屬于太陽能利用技術領域，具體涉及一種光伏光熱驅動的熱化學與電解耦合制氫系統及方法。
背景技術：
2.隨著對能源需求的不斷增加，化石燃料的消耗量以及二氧化碳的排放量也迅速上升。太陽能作為清潔的可再生能源，資源總量巨大，是理想的替代能源，但太陽能具有能量密度低、輻照波動大的缺點。若能利用太陽能化學制取氫氣，就能獲得高密度、穩定的化學能，優勢顯著。在現有的利用太陽能制氫的方法中，光伏電解水制氫和熱化學制氫是兩種重要的制氫方式。
3.光伏電解水制氫首先進行光伏發電，利用光生伏特效應，將太陽光直接轉化為電能，然后進行電解水制氫，利用光伏發電生產的電能對固體氧化電解池兩端施加直流電壓，使固體氧化電解池陰極的h2o被分解產生o
2-以及h2，隨后o
2-穿過電解質層失去電子成為o2，最終實現固體氧化電解池的陰極產出氫氣，陽極產出氧氣。
4.在光伏發電的過程中，光伏電池主要利用波長在200nm-800nm的紫外光和可見光，無法將全部光譜的太陽能轉換為電能，且無法實現光電轉換的光線會產生熱效應，增加光伏電池運行溫度，降低光伏電池光電轉化效率。
5.在電解水制氫的過程中，采用高溫電解的方式相較于低溫電解可以取得更高的能量轉化效率和制氫速率。從熱力學角度，高溫下電解水反應的吉布斯自由能變化降低，水的理論分解電壓降低，電能消耗減少。從動力學角度分析，更高的操作溫度可以加快電極反應速率，使陰極和陽極的過電位顯著降低，有效地減少電解過程能量損失，但是提高電解池操作溫度也會相應增加供熱成本。
6.兩步法熱解制氫通常利用“兩步法”熱化學循環，利用太陽能聚集而成的高溫熱能和氧載體的氧化還原反應分解水，反應過程如下：
7.還原反應：
8.氧化反應：mox-y+yh2o→mox+yh29.總反應：
10.氧載體首先在較高溫度下被還原失氧，然后在較低溫度下進行氧化反應，失氧的氧載體奪取水分子中的氧原子，產生氫氣，實現兩步法熱化學制氫。
11.在兩步法熱化學制氫的過程中，雖然光熱技術可以利用全光譜的太陽光，但由于太陽能品位與熱能品位相差較大，光熱轉換過程中會存在較大的不可逆損失，，熱化學制氫產出的高溫混合氣仍含有巨大的能量，如何對其進行熱回收是提高熱化學制氫效率的關鍵。
技術實現要素：
12.有鑒于此，本發明提出了一種光伏光熱驅動的熱化學與電解耦合制氫系統及方法，該系統
聲明：
“光伏光熱驅動的熱化學與電解耦合制氫系統及方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：北京理工大學
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2025年08月05日 ~ 07日 
