槽式太阳能吸收/反应器能量耦合强化机理

在工程热物理与化学工程的学科交叉层面，针对太阳能一体化吸收/反应器，突破传统太阳能集热装置和常规热化学反应器的设计理论，开展光热转换与热化学转换的能量耦合研究。建立太阳辐照特性、吸收/反应器特征与反应特性参数相关联的太阳能吸收/反应器能量特征方程，首次阐明中低温太阳能吸收/反应器的能量耦合强化机理；探索多段进料等流程结构，吸收/反应器直径等设备参数，以及辐照强度、进料量等过程参数对太阳能热化学转换效率的影响规律；率先提出新型抛物槽式太阳能一体化吸收/反应器设计原则和方法。研制kW级集热功率的太阳能甲醇分解实验台，首次实验观测太阳能受控条件下，吸收/反应器内甲醇分解反应与太阳能辐照强度的耦合效应，获得太阳能燃料转换特性规律，验证"能量耦合强化机理"，太阳能热化学转换效率达到50％。研究成果将为太阳能高效、低成本利用提供有效途径，为研制中低温太阳能燃料转换吸收/反应器提供新理论和新方法。

本项目根据项目申请书、项目任务书的研究内容和研究指标，在过去的三年中，进行了丰富而有效的研究；具体结果如下：①建立了吸收/反应器非均相三维分析模型，揭示了吸收/反应器光热转换与热化学转换的能量耦合强化机理；②考察了关键因素对抛物槽式太阳能燃料转换性能的影响规律，提出了抛物槽式太阳能吸收/反应器一体化设计原则与方法；③研制了具有高效光热转换和热化学转换性能的抛物槽式太阳能甲醇分解吸收/反应器，并建立了机理验证实验台，验证了吸收反应器强化机理和设计方法。以上研究取得了丰硕的研究结果和一系列的知识积累、培养了硕博士研究生5 人，申请国家发明专利4项（其中已授权2项）；发表学术论文6篇，其中包括英文期刊论文2篇，中文期刊论文3篇，国内学会会议论文1篇。由于在太阳能燃料转换方面的创新研究，项目负责人隋军2011年获得“中国科学院杰出技术人才”称号。