1.本发明属于太阳能利用技术领域，具体涉及一种光伏光热驱动的热化学与电解耦合制氢系统及方法。
背景技术：
2.随着对能源需求的不断增加，化石燃料的消耗量以及二氧化碳的排放量也迅速上升。太阳能作为清洁的可再生能源，资源总量巨大，是理想的替代能源，但太阳能具有能量密度低、辐照波动大的缺点。若能利用太阳能化学制取氢气，就能获得高密度、稳定的化学能，优势显著。在现有的利用太阳能制氢的方法中，光伏电解水制氢和热化学制氢是两种重要的制氢方式。
3.光伏电解水制氢首先进行光伏发电，利用光生伏特效应，将太阳光直接转化为电能，然后进行电解水制氢，利用光伏发电生产的电能对固体氧化电解池两端施加直流电压，使固体氧化电解池阴极的h2o被分解产生o
2-以及h2，随后o
2-穿过电解质层失去电子成为o2，最终实现固体氧化电解池的阴极产出氢气，阳极产出氧气。
4.在光伏发电的过程中，光伏电池主要利用波长在200nm-800nm的紫外光和可见光，无法将全部光谱的太阳能转换为电能，且无法实现光电转换的光线会产生热效应，增加光伏电池运行温度，降低光伏电池光电转化效率。
5.在电解水制氢的过程中，采用高温电解的方式相较于低温电解可以取得更高的能量转化效率和制氢速率。从热力学角度，高温下电解水反应的吉布斯自由能变化降低，水的理论分解电压降低，电能消耗减少。从动力学角度分析，更高的操作温度可以加快电极反应速率，使阴极和阳极的过电位显著降低，有效地减少电解过程能量损失，但是提高电解池操作温度也会相应增加供热成本。
6.两步法热解制氢通常利用“两步法”热化学循环，利用太阳能聚集而成的高温热能和氧载体的氧化还原反应分解水，反应过程如下：
7.还原反应：
8.氧化反应：mox-y+yh2o→mox+yh29.总反应：
10.氧载体首先在较高温度下被还原失氧，然后在较低温度下进行氧化反应，失氧的氧载体夺取水分子中的氧原子，产生氢气，实现两步法热化学制氢。
11.在两步法热化学制氢的过程中，虽然光热技术可以利用全光谱的太阳光，但由于太阳能品位与热能品位相差较大，光热转换过程中会存在较大的不可逆损失，，热化学制氢产出的高温混合气仍含有巨大的能量，如何对其进行热回收是提高热化学制氢效率的关键。
技术实现要素：
12.有鉴于此，本发明提出了一种光伏光热驱动的热化学与电解耦合制氢系统及方法，该系统
声明：
“光伏光热驱动的热化学与电解耦合制氢系统及方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：北京理工大学
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2025年05月23日 ~ 25日 
