用于生產基于氫的燃料和結構元件的具有壓力和熱量傳遞部件的反應器容器以及相關的系統和方法技術方案

用于生產基于氫的燃料和結構元件的具有壓力和熱量傳遞部件的反應器容器以及相關的系統和方法。根據特定實施方案的一種代表性的反應器系統包括：第一反應區和設置成將熱量導入所述第一反應區中的熱路徑，與所述第一反應區聯接的反應物源，和聯接以周期地加壓所述第一反應區的第一致動器。所述系統可以另外包括：與所述第一反應區流體連通的第二反應區，聯接在所述第一反應區和所述第二反應區之間以控制其間的流速的閥，和與所述第二反應區流體連通地聯接以周期地加壓所述第二反應區的第二致動器。第一熱交換器設置成將熱量從離開第一反應區的第一產物導向進入第一反應區的反應物，第二熱交換器設置成將熱量從離開第二反應區的第二產物導向進入第一反應區的反應物?？刂破髋c所述第一致動器和所述第二致動器聯接，并用指令程序化，當所述指令被執行時，所述控制器至少部分地基于來自第二反應區的第二產物的流速，以協調的方式控制所述第一致動器和所述第二致動器。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術的技術總體上涉及用于生產基于氫的燃料和結構元件的具有壓力和熱量傳遞部件的化學反應器容器以及相關的系統和方法。在具體實施方案中，這樣的反應器容器可以用于從多種原料生產清潔燃燒的、基于氫的燃料，且可以從當形成基于氫的燃料時釋放出的碳和/或其它元素生產結構構建塊。
技術介紹
可再生能源諸如太陽能、風能、波能、落水能和基于生物質的能源具有用作重要能源的巨大潛力，但是目前遇到多種阻止普遍采用的問題。例如，在發電中使用可再生能源取決于可能是間斷性的能源的可用性。太陽能受限于太陽的可用性(即，僅白天)，風能受限于風的變化性，落水能受限于干旱，且生物質能受限于季節變化，以及其它。作為這些和其它因素的結果，許多來自可再生能源的能量(捕獲的或未捕獲的)傾向于被浪費掉。前述與捕獲和儲存能量相關的無效會限制可再生能源成為世界上許多區域的可行能量提供者，因為它們經常導致高能量生產成本。因而，世界繼續依賴于石油和其它化石燃料作為主要能源，這至少部分地因為，支持與化石燃料相關的技術開發的政府補助金和其它項目，使得使用這種燃料表面上是方便的且看來似乎是廉價的。同時，在由這些燃料產生的能量的購買價格中沒有包括消耗的資源的重置成本、環境退化代價、健康影響和化石燃料使用的其它副產物。鑒于目前與持續生產可再生資源相關的前述和其它缺點，仍然需要提高使用這樣的資源生產產品和燃料的有效性和商業可行性。附圖說明圖I是根據本專利技術的技術的一個實施方案構建的太陽能加熱的反應器容器的部分示意的、部分橫截面圖解。圖2是根據公開內容的一個實施方案，具有相互影響的吸熱和放熱反應區的反應器的部分示意的、橫截面圖解。圖3的流程解了根據本專利技術的技術的一個實施方案，具有熱量傳遞特征和壓力變化特征的化學過程。具體實施例方式I.概沭下面描述了用于在化學反應器中進行互聯的放熱和吸熱反應的裝置、系統和方法的幾個實施例。所述互聯可以基于在反應器內的區域和成分之間的壓力差和/或溫度差。這樣的反應器可以用于生產氫燃料和/或其它有用的終產物。因此，所述反應器可以生產清潔燃燒的燃料，且可以重新計劃用于耐用品(包括聚合物和碳復合材料)中的碳和/或其它成分。盡管下面的描述以足以使相關領域的技術人員能夠實現、制備和使用它們的方式提供了下述實施例的許多具體細節，下述的幾個細節和優點可能不是實踐所述技術的某些實施例所必需的。另外，所述技術可以包括在權利要求范圍內、但是在這里沒有詳細描述的其它實施例。在貫穿本說明書中提及的“一個實施例”、“實施例”、“一個實施方案”或“實施方案”是指，結合所述實施例描述的特定部件、結構、過程或特征被包括在本專利技術技術的至少 一個實施例中。因而，短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個實施方案”或“實施方案”在本說明書的不同地方的出現，不一定都是指同一個實施例。此外，特定部件、結構、例程、步驟或特征可以以任意合適的方式組合進所述技術的一個或多個實施例中。本文提供的標題僅僅是為了方便，無意限制或解釋要求保護的技術的范圍或含義。下述技術的某些實施分案可以采取計算機可執行指令(包括由可編程的計算機或控制器執行的例程)的形式。相關領域的技術人員會明白，所述技術可以在下面顯示和描述的那些以外的計算機或控制器系統上實現。所述技術可以體現在特殊用途計算機、控制器或數據處理器中，所述特殊用途計算機、控制器或數據處理器特別地編程、構造或構建成執行一個或多個下述的計算機可執行指令。因此，在本文中一般地使用的術語“計算機”和“控制器”是指任意數據處理器，且可以包括因特網裝置、手提式裝置、多處理器系統、可編程的用戶電子器件、網絡計算機、微型計算機等等。所述技術也可以在分布式環境中實現，其中由通過通信網絡聯接的遠程處理裝置來執行任務或模塊。下述技術的方面可以儲存或分布在計算機可讀介質上，所述計算機可讀介質包括磁盤或光學可讀盤或可移動的計算機盤以及電子地分布在網絡上的介質。在具體實施方案中，所述技術的某些方面特有的數據結構和數據傳輸也被包括在本專利技術的技術范圍內。本專利技術的技術包括將計算機可讀介質程序化成執行特定步驟、以及執行所述步驟的方法。2.代表性的反應器和相關的方法圖I是根據本專利技術的技術的一個實施方案，構造成進行相互影響的吸熱和放熱化學反應的系統100的部分示意的、部分橫截面圖解。系統100可以包括反應器容器101，所述反應器容器101具有多個反應區，在圖I中顯示為第一反應區110和第二反應區120。系統100包括用于為兩個反應區提供能量的部件，例如，合適的熱源，諸如太陽能集中器103，所述太陽能集中器103設置成將太陽能106導向第一反應區110。在該實施方案中，反應器容器101和太陽能集中器103安裝在底座102上，所述底座102可以以多個自由度(例如圍繞2個垂直軸旋轉)移動，以定位太陽能集中器103，從而在整個白天時間中捕獲太陽倉泛。系統100可以另外包括反應物和其它化學成分的供給線路，包括甲烷給線路153a、二氧化碳給線路153b和氫給線路154。在一個具體實施方案中，將甲烷和二氧化碳提供給反應器容器101，以生產甲醇。甲醇代表密度更大的和/或更通用的氫載體，其就媒介物和其它燃料貯存和運輸目的而言具有增加的實用性?？梢詫滟A存在氫貯存罐108中。如下面將更詳細描述的，氫可以用于加壓第二反應區120，和/或為發動機104和發電機105提供動力。發電機105可以為總系統100提供動力。在其它實施方案中，發動機104和/或發電機105可以位于遠離系統100的其它部分的位置，且可以為除了系統100以外的裝置提供動力。在這樣的情況下，可以經由經由管線或其它運輸裝置將氫供給發動機104。系統100可以另外包括這樣的部件所述部件允許在第一反應區110和第二反應區120處的反應在沒有足夠的太陽能(例如在晚上)存在下繼續。下面參考圖2描述了其它細節。系統100還可以包括控制器190，所述控制器190接收來自多種傳感器、換能器和/或系統100的其它元件中的任一種的輸入信號191，并響應于從這些元件接收到的信息，遞送控制信號192，以調節系統100的運行參數。還在下面參考圖2和3進一步描述了代表性的閉環控制排列的其它細節。圖2是包括反應器容器101在內的系統100的具體組件的部分示意的、橫截面圖解。所述反應器容器101包括第一反應區110，所述第一反應區110設置成朝向圖2的左上·側(例如，在第一反應器部分處)，以接收入射太陽輻射106，例如，通過太陽能可透射的表面107。第二反應區120也設置在反應器容器101內，例如，在第二反應器部分處，以接收來自第一反應區110的產物，并生成終產物，例如，甲醇。反應物源153向反應器容器101提供反應物，且產物收集器123收集得到的終產物。調節系統150 (其可以包括閥151或其它調節器和對應的致動器152)與反應物源153聯接，以控制反應物向第一反應區110的遞送，并控制在系統100內的其它流。在其它實施方案中，可以用其它機構(例如，泵)替代或補充所述閥。在一個具體實施方案中，所述反應物源153包括甲烷源153a和二氧化碳源153b。甲烷源153a與具有對應致動器152a的第一反應物閥151a聯接，二氧化碳源153b與具有對應致動器15本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅伊·E·麥卡利斯特，
申請(專利權)人：麥卡利斯特技術有限責任公司，
類型：
國別省市：