專利名稱：用太陽能熱輸入進(jìn)行熱化學(xué)過程的反應(yīng)器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)總體上涉及用太陽能熱輸入進(jìn)行熱化學(xué)過程的反應(yīng)器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法。在特定實施例中，這樣的反應(yīng)器可以用于從多種多樣的原料產(chǎn)生清潔燃燒、氫基燃料，并且可以從當(dāng)形成氫基燃料時釋放的碳和/或其它元素產(chǎn)生結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊。
背景技術(shù)：
諸如太陽、風(fēng)、波浪、落水和基于生物質(zhì)能源的可再生能源具有作為重要能源的巨大潛力，但是目前受制于阻止廣泛采用的各種問題。例如，在發(fā)電中使用可再生能源取決于可以是間歇的能源的可用性。太陽能受到太陽的可用性限制(即，僅僅在白天)，風(fēng)能受到風(fēng)的可用性限制，落水能受到干旱限制，并且生物質(zhì)能受到季節(jié)變化限制，等等。由于這些和其它因素，來自可再生能源的許多俘獲或未俘獲能量往往被浪費。與俘獲和節(jié)約能量相關(guān)的前述低效率限制了可再生能源在世界上許多地區(qū)發(fā)展成可行的能量提供來源，原因是它們常常導(dǎo)致產(chǎn)生能量的高成本。因此，世界繼續(xù)依賴于石油和其它化石燃料作為主要能源，原因至少部分是與石油燃料相關(guān)的政府津貼和其它項目支持技術(shù)開發(fā)使得使用這樣的燃料表面上方便并且表面上便宜。同時，消耗資源的更換成本以及環(huán)境惡化、健康影響和化石燃料使用的其它副產(chǎn)品的成本未包括在由這些燃料產(chǎn)生的能量的購買價格中。考慮到目前與可持續(xù)生產(chǎn)可再生資源相關(guān)的前述和其它缺陷，仍然需要改善用這樣的資源生產(chǎn)產(chǎn)品和燃料的效率和商業(yè)可行性。


圖I是根據(jù)本技術(shù)的實施例配置的具有太陽能集中器的系統(tǒng)的部分示意、部分橫截面圖。圖2是根據(jù)本公開的實施例的圖I中所示的系統(tǒng)的實施例的部分示意、部分橫截面圖，其中太陽能集中器被配置成在冷卻過程中發(fā)射能量。圖3是根據(jù)本公開的實施例的具有可移動太陽能集中器碟的系統(tǒng)的部分示意、部分橫截面圖。圖4是根據(jù)本公開的實施例的具有槽形太陽能集中器的系統(tǒng)的部分示意、等軸測圖。圖5是根據(jù)本公開的實施例的具有菲涅耳透鏡集中器的系統(tǒng)的部分示意圖。
圖6是根據(jù)本技術(shù)的實施例配置的具有輻射控制結(jié)構(gòu)和重定向部件的反應(yīng)器的部分示意圖。
具體實施例方式I.概沭下面描述了用于進(jìn)行由太陽能驅(qū)動的反應(yīng)的裝置、系統(tǒng)和方法的若干例子。根據(jù)特定實施例的反應(yīng)器可以在一個操作階段期間收集太陽能并且在另一個操作階段期間使用收集裝置排出熱。這樣的反應(yīng)器可以用于生產(chǎn)氫燃料和/或其它有用的最終產(chǎn)物。因此，反應(yīng)器可以生產(chǎn)清潔燃燒燃料并且可以再利用用于耐用品中的碳和/或其它成分，包括聚合物和碳復(fù)合材料。盡管以下描述以足以使相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員實施、制造并且使用它們的方式提供了以下例子的許多具體細(xì)節(jié)，但是下面所述的細(xì)節(jié)和優(yōu)點中的一些對于實施該技術(shù)的某些例子可能不是必要的。另外，該技術(shù)可以包括在權(quán)利要求的范圍內(nèi)、但是未在這里詳細(xì)描述的其它例子。
該例子描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、過程或特性包括在本技術(shù)的至少一個例子中。因此，在該說明書中各處的短語“在一個例子中”、“在例子中”、“一個實施例”或“實施例”的出現(xiàn)不必都表示相同例子。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)、例程、步驟或特性可以以任何合適的方式在該技術(shù)的一個或多個例子中組合。在本文中提供的標(biāo)題僅僅是為了方便而不是旨在限制或解釋該要求保護(hù)的技術(shù)的范圍或含義。下面所述的該技術(shù)的某些實施例可以采用計算機可執(zhí)行指令的形式，包括由可編程計算機或控制器執(zhí)行的例程。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將領(lǐng)會該技術(shù)可以在除了下面所示和所述的以外的計算機或控制系統(tǒng)上實施。該技術(shù)可以體現(xiàn)在進(jìn)行特定編程、配置或構(gòu)造以執(zhí)行下面所述的一個或多個計算機可執(zhí)行指令的專用計算機、控制器或數(shù)據(jù)處理器中。因此，當(dāng)在本文中一般使用時術(shù)語“計算機”和“控制器”表示任何數(shù)據(jù)處理器并且可以包括互聯(lián)網(wǎng)裝置、手持式裝置、多處理器系統(tǒng)、可編程電子消費品、網(wǎng)絡(luò)計算機、微型計算機等。該技術(shù)也可以在分布式環(huán)境中實施，其中任務(wù)或模塊由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠(yuǎn)程處理裝置執(zhí)行。下面所述的技術(shù)的方面可以存儲或分布在計算機可讀介質(zhì)上，所述計算機可讀介質(zhì)包括磁性或光學(xué)可讀或移動式計算機磁盤以及電子地分布在網(wǎng)絡(luò)上的介質(zhì)。在特定實施例中，該技術(shù)的方面特有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸也包含在本技術(shù)的范圍內(nèi)。本技術(shù)包含將計算機可讀介質(zhì)編程為執(zhí)行特定步驟以及執(zhí)行步驟的方法。根據(jù)特定實施例的反應(yīng)器系統(tǒng)包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器具有反應(yīng)區(qū)；反應(yīng)物源，所述反應(yīng)物源與反應(yīng)區(qū)流體連通地聯(lián)接；以及太陽能收集器，所述太陽能收集器具有可定位成將太陽能引導(dǎo)到焦點區(qū)域的至少一個集中器表面。該系統(tǒng)還可以包括致動器，所述致動器聯(lián)接到太陽能集中器以相對于太陽移動太陽能集中器；以及控制器，所述控制器可操作地聯(lián)接到致動器以控制其操作。控制器可以用指令進(jìn)行編程，當(dāng)執(zhí)行指令時，當(dāng)太陽能在閾值水平之上時(例如，在白天期間)，指令指導(dǎo)致動器定位太陽能集中器以將太陽能聚焦在反應(yīng)區(qū)上。當(dāng)太陽能在閾值水平之下時，控制器可以指導(dǎo)致動器定位太陽能集中器，以指向具有較小輻射能量的天空中的位置，從而冷卻定位在焦點區(qū)域處的對象。根據(jù)該技術(shù)的另一個實施例的系統(tǒng)包括反應(yīng)器、反應(yīng)物源、太陽能集中器和第一致動器，所述第一致動器聯(lián)接到太陽能集中器以相對于太陽移動太陽能集中器。該系統(tǒng)還可以包括福射控制結(jié)構(gòu)，所述福射控制結(jié)構(gòu)定位在太陽能集中器的集中器表面和它的相關(guān)焦點區(qū)域之間。輻射控制結(jié)構(gòu)具有第一表面和背離該第一表面的第二表面，每個表面具有不同的吸收率和發(fā)射率。特別地，第一表面可以具有第一輻射能吸收率和第一輻射能發(fā)射率，并且所述第二表面可以具有小于第一輻射能吸收率的第二輻射能吸收率，和大于第一輻射能發(fā)射率的第二輻射能發(fā)射率。該系統(tǒng)還可以包括第二致動器，第二致動器聯(lián)接到輻射控制結(jié)構(gòu)，以將該結(jié)構(gòu)從第一配置改變到第二配置，在第一配置中第一表面面對集中器表面，在第二配置中第二表面面對集中器表面。在特定實施例中，該系統(tǒng)還可以進(jìn)一步包括控制器，控制器取決于由太陽能集中器引導(dǎo)的太陽能的水平指導(dǎo)輻射控制結(jié)構(gòu)的操作。根據(jù)該技術(shù)的特定實施例的方法包括用太陽能集中器集中太陽能；將經(jīng)集中的太陽能引導(dǎo)到定位在太陽能集中器的焦點區(qū)域處的反應(yīng)區(qū)；以及在反應(yīng)區(qū)，經(jīng)由經(jīng)集中的太陽能將氫供體離解成離解產(chǎn)物。該方法還可以包括從離解產(chǎn)物提供結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊(基于碳、氮、硼、硅、硫和過渡金屬中的至少一種)和氫基燃料中的至少一種。在另外的特定實施例中，該方法還可以包括取決于太陽能在閾值水平之上還是之下采取不同的措施。例如，當(dāng)太陽能在閾值水平之上時，它可以被引導(dǎo)到反應(yīng)區(qū)，并且當(dāng)它在閾值水平之下時，太陽能集中器可以背離太陽指向具有較小輻射能量的天空中的位置以冷卻結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊和/或氫基 燃料。2.典型反應(yīng)器和相關(guān)方法圖I是根據(jù)該技術(shù)的特定實施例的具有聯(lián)接到太陽能集中器120的反應(yīng)器110的系統(tǒng)100的部分示意、部分橫截面圖。在該實施例的一個方面中，太陽能集中器120包括安裝到基座122的碟121。碟121可以包括集中器表面123，該集中器表面接收入射太陽能126，并且朝著焦點區(qū)域124引導(dǎo)作為聚焦太陽能127的太陽能。碟121可以聯(lián)接到集中器致動器125，當(dāng)?shù)厍蛐D(zhuǎn)時該集中器致動器使碟121圍繞至少兩個正交軸移動以便有效地聚焦太陽能126。如下面將進(jìn)一步詳細(xì)地描述，集中器致動器125也可以被配置成在冷卻操作期間將碟121有意地定位成背離太陽。反應(yīng)器110可以包括一個或多個反應(yīng)區(qū)111，該反應(yīng)區(qū)在圖I中顯示為第一反應(yīng)區(qū)Illa和第二反應(yīng)區(qū)111b。在特定實施例中，第一反應(yīng)區(qū)Illa定位在焦點區(qū)域124以接收聚焦太陽能127并且便于離解反應(yīng)或其它吸熱反應(yīng)。因此，系統(tǒng)100還可以包括分配/收集系統(tǒng)140，該分配/收集系統(tǒng)將反應(yīng)物提供給反應(yīng)器110并且收集從反應(yīng)器110接收的產(chǎn)物。在該實施例的一個方面中，分配/收集系統(tǒng)140包括將反應(yīng)物引導(dǎo)到第一反應(yīng)區(qū)Illa的反應(yīng)物源141、以及收集來自反應(yīng)器110的產(chǎn)物的一個或多個產(chǎn)物收集器142 (兩個在圖I中顯示為第一產(chǎn)物收集器142a和第二產(chǎn)物收集器142b)。當(dāng)反應(yīng)器110包括單反應(yīng)區(qū)(例如第一反應(yīng)區(qū)Illa)時，產(chǎn)物收集器142a、142b可以收集直接來自第一反應(yīng)區(qū)Illa的產(chǎn)物。在另一個實施例中，在第一反應(yīng)區(qū)Illa產(chǎn)生的中間產(chǎn)物被引導(dǎo)到第二反應(yīng)區(qū)111b。在第二反應(yīng)區(qū)111b，中間產(chǎn)物可以經(jīng)歷放熱反應(yīng)，并且最終產(chǎn)物然后沿著產(chǎn)物流動路徑154輸送到產(chǎn)物收集器142a、142b。例如，在典型實施例中，反應(yīng)物源141可以包括甲烷和二氧化碳，甲烷和二氧化碳被提供給第一反應(yīng)區(qū)Illa(例如以單獨控制方式)并且被加熱以產(chǎn)生一氧化碳和氫。一氧化碳和氫然后被提供給第二反應(yīng)區(qū)Illb以在放熱反應(yīng)中產(chǎn)生甲醇。該布置以及第一反應(yīng)區(qū)Illa和第二反應(yīng)區(qū)Illb之間的相關(guān)熱傳遞過程的更多細(xì)節(jié)在名稱為“用于生產(chǎn)氫基燃料和結(jié)構(gòu)元件的具有壓力和熱傳遞特征的反應(yīng)器容器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(REACTOR VESSELS WITH PRESSURE AND HEAT TRANSFER FEATURES FORPRODUCING HYDROGEN-BASED FUELS AND STRUCTURAL ELEMENTS, AND ASSOCIATED SYSTEMSAND METHODS) ”的共同未決美國申請第號(代理人檔案號為69545. 8616US)中更詳細(xì)地進(jìn)行了描述，上述申請與本申請同時提交并且通過引用被合并于本文中。在至少一些情況下，除了上述的太陽能加熱以外，期望將冷卻提供給反應(yīng)器110。例如，冷卻可以用于去除由正在第二反應(yīng)區(qū)Illb進(jìn)行的放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱并且因此允許反應(yīng)繼續(xù)。當(dāng)在第二反應(yīng)區(qū)Illb產(chǎn)生的產(chǎn)物包括甲醇時，可能期望將甲醇進(jìn)一步冷卻到液體以提供方便的儲存和運輸。因此，系統(tǒng)100可以包括便于使用集中器表面123來冷卻反應(yīng)器110處的組分或成分的特征。在特定實施例中，系統(tǒng)100包括可操作地聯(lián)接到熱交換器致動器151b的第一熱交換器150a，所述熱交換器致動器使第一熱交換器150a相對于焦點區(qū)域124移動。第一熱交換器150a可以包括熱交換器流體，該熱交換器流體與反應(yīng)器110中的成分熱連通，但是與這些成分流體隔離以避免污染成分和/或干擾發(fā)生在反應(yīng)器 110中的反應(yīng)。熱交換器流體在從第一熱交換器150a至第二熱交換器150b并且返回的回路中圍繞熱交換器流體流動路徑153行進(jìn)。在第二熱交換器150b處，當(dāng)由反應(yīng)器110產(chǎn)生的產(chǎn)物(例如甲醇)從第二反應(yīng)區(qū)Illb前進(jìn)到分配/收集系統(tǒng)140時，熱交換器流體接收來自該產(chǎn)物的熱。熱交換器流體流動路徑153將經(jīng)加熱的熱交換器流體輸送回第一熱交換器150a進(jìn)行冷卻。熱交換器流體流動路徑153 (例如盤繞管道)中的一個或多個應(yīng)變消除特征152便于第一熱交換器150a的運動。系統(tǒng)100也可以包括控制器190，該控制器接收來自各種傳感器、換能器和/或系統(tǒng)100的其它元件中的任何一個的輸入信號191，并且響應(yīng)于從這些元件接收的信息，輸送控制信號192以調(diào)節(jié)系統(tǒng)100的操作參數(shù)。圖2示出了對提供給第一熱交換器150a的熱交換器流體進(jìn)行冷卻的一個機構(gòu)。在該實施例中，控制器190指導(dǎo)熱交換器致動器151將第一熱交換器150a從圖I中所示的位置驅(qū)動到焦點區(qū)域124，如箭頭A所示。另外，控制器190可以指導(dǎo)集中器致動器125將碟121定位成使得集中器表面123背離太陽并且指向具有很小輻射能量的天空的區(qū)域。一般而言，該過程可以在夜晚完成，這時更容易避免太陽和局部環(huán)境的輻射能量，但是在至少一些實施例中，該過程也可以在白天期間進(jìn)行。聯(lián)接到控制器190的輻射能量傳感器193可以檢測入射太陽輻射何時降到低于閾值水平，指示用于將第一熱交換器150a定位在圖2中所示的位置的合適時間。當(dāng)?shù)谝粺峤粨Q器150a處于圖2中所示的位置時，熱交換器150a中的熱的熱傳遞流體輻射發(fā)射能量128，該發(fā)射能量在集中器表面123處由碟121收集并且經(jīng)向外重定向而作為定向發(fā)射能量129。鄰近焦點區(qū)域124定位的絕熱體130可以防止輻射能量在除了朝著集中器表面123以外的方向上發(fā)射。通過將集中器表面123定位成指向具有很小輻射能量的空間中的區(qū)域，該空間中的區(qū)域可以用作散熱器，并且因此可以接收由第一熱交換器150a排出的定向發(fā)射能量129。在第一熱交換器150a處冷卻之后，熱交換器流體返回到第二熱交換器150b以從沿著產(chǎn)物流動路徑154流動的產(chǎn)物吸收更多的熱。因此，集中器表面123可以用于冷卻以及加熱反應(yīng)器110的元件。在特定實施例中，第一熱交換器150a在白天期間如圖I中所示定位，并且在夜晚期間如圖2中所示定位。在其它實施例中，多個系統(tǒng)100可以聯(lián)接在一起，一些具有如圖I中所示定位的相應(yīng)第一熱交換器150a，并且其它具有如圖2中所示定位的第一熱交換器150a,從而提供同時加熱和冷卻。在這些實施例的任何一個中，冷卻過程可以用于液化甲醇和/或提供其它功能。這樣的功能可以包括液化或凝固其它物質(zhì)，例如二氧化碳、乙醇、丁
醇或氫。在特定實施例中，選擇輸送到反應(yīng)器110的反應(yīng)物，以包括從反應(yīng)物的其它元素(例如碳、氮、硼、硅、過渡金屬和/或硫)離解以產(chǎn)生氫基燃料(例如二元氫)的氫和可以進(jìn)一步處理以產(chǎn)生耐用品的結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊。這樣的耐用品包括可以從碳結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊產(chǎn)生的石墨、石墨烯和/或聚合物，以及從含氫或其它結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊形成的其它合適的化合物。在以下共同未決美國專利申請中公開了合適的過程和產(chǎn)物的更多細(xì)節(jié)名稱為“用于有效地產(chǎn)生氫燃料和結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)過程和反應(yīng)器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(CHEMICALPROCESSES AND REACTORS FOR EFFICIENTLY (PRODUCING HYDROGEN FUELS AND STRUCTURAL MATERIALS, AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS) ” 的_(代理人檔案號為
69545. 8601US);名稱為“例如具有多個建筑晶體的建筑結(jié)構(gòu)(ARCHITECTURAL CONSTRUCT
HAVING FOR EXAMPLE A PLURALITY OF ARCHITECTURAL CRYSTALS)” 的_(代
理人檔案號為69545. 8701US)；以及名稱為“來自生物質(zhì)廢物離解的碳基耐用品和可再生燃料(CARBON-BASED DURABLE GOODS AND RENEWABLE FUEL FROM BIOMASS WASTE
DISSOCIATION) ”的_(代理人檔案號為69545. 9002US)，上述所有申請與本申請同
時提交并且通過引用被合并于本文中。圖3示出了根據(jù)所公開的技術(shù)的另一個實施例配置的具有反應(yīng)器310的系統(tǒng)300，反應(yīng)器310帶有可移動碟321。在該實施例的特定方面中，反應(yīng)器310包括第一反應(yīng)區(qū)311a和第二反應(yīng)區(qū)311b，當(dāng)?shù)?21具有圖3中的實線所示的第一位置時第一反應(yīng)區(qū)311a接收聚焦太陽能127。碟321聯(lián)接到碟致動器331，該碟致動器使碟321相對于反應(yīng)區(qū)311a、311b移動。因此，在第二操作階段期間，控制器190指導(dǎo)碟致動器331以將碟321移動到圖3中的虛線所示的第二位置。在一個實施例中，當(dāng)?shù)?21處于第二位置時該布置可以用于將熱提供給第二反應(yīng)區(qū)311b。在另一個實施例中，該布置可以用于冷卻第二反應(yīng)區(qū)311b。因此，控制器190可以指導(dǎo)集中器致動器125以將碟321指向具有很少或者沒有輻射能量的天空中的位置，因此允許第二反應(yīng)區(qū)311b以大體上類似于上面參考圖I和2所述的方式將熱排出到碟321并且最終排出到空間。在其它實施例中，系統(tǒng)可以包括太陽能收集器，該太陽能收集器的布置不同于碟布置。例如，圖4示出了具有反應(yīng)器410的系統(tǒng)400，該反應(yīng)器聯(lián)接到呈槽421的形式的太陽能集中器420。槽421由一個或多個槽致動器431旋轉(zhuǎn)，并且包括集中器表面423，該集中器表面朝著反應(yīng)器410引導(dǎo)入射太陽能126進(jìn)行加熱。在圖4所示的特定實施例中，反應(yīng)器410可以包括第一反應(yīng)區(qū)411a和第二反應(yīng)區(qū)411b，可以以大體上類似于上面參考圖I和2所述的方式操作第一反應(yīng)區(qū)411a和第二反應(yīng)區(qū)411b。系統(tǒng)400還可以包括第一熱交換器450a，該第一熱交換器可以朝著或背離在反應(yīng)器410的下側(cè)由槽421提供的焦點區(qū)域424移動。因此，當(dāng)入射太陽能126被引導(dǎo)到第一反應(yīng)區(qū)411a進(jìn)行加熱時，第一熱交換器450a可以如圖4中所示定位，并且可以以大體上類似于上面關(guān)于圖I和2所述的方式在焦點區(qū)域424上移動(如箭頭A所示)以排出熱。反應(yīng)器410可以包括絕熱體430,該絕熱體被定位成在加熱期間防止來自反應(yīng)器410的熱損失。絕熱體430也可以以大體上類似于上述的方式除了沿著發(fā)射能量路徑128之外防止熱離開反應(yīng)器410。圖5是包括具有菲涅耳透鏡521的太陽能集中器520的系統(tǒng)500的部分示意圖，所述菲涅耳透鏡被定位成接收入射太陽能126并且將聚焦太陽能127輸送到反應(yīng)器510。該布置可以與上述系統(tǒng)和部件中的任何一個結(jié)合使用，以用于加熱和/或冷卻反應(yīng)器510的成分和/或組分。圖6是根據(jù)所公開的技術(shù)的更進(jìn)一步實施例的具有接收輻射的反應(yīng)器610的系統(tǒng)600的部分示意圖。在這些實施例的一個方面中，反應(yīng)器610可以具有大體上類似于上面參考圖I和2所述的總體設(shè)計。在其它實施例中，反應(yīng)器可以被配置成類似于圖3-5中的任何一個圖所示的反應(yīng)器，下述的部件以大體上類似的方式操作。反應(yīng)器610可以包括允許聚焦太陽能127進(jìn)入第一反應(yīng)區(qū)611a的透射部件612。在一個實施例中，透射部件112包括玻璃或?qū)μ栞椛涓叨韧该鞯牧硪环N材料。在另一個實施例中，透射部件612可以包括以一個波長吸收能量(例如輻射能量)并且以另一個波長再輻射能量的一個或多個元件。例如，透射部件612可以包括以一個波長接收入射太陽·能的第一表面613a和以另一個波長將能量再福射到第一反應(yīng)區(qū)611a中的第二表面613b。以該方式，提供給第一反應(yīng)區(qū)611a的能量可以特別地適合于匹配或接近放置于第一反應(yīng)區(qū)611a內(nèi)的反應(yīng)物和/或產(chǎn)物的吸收特性。例如，第一和第二表面613a、613b可以被配置成在具有第一峰值波長范圍的第一波譜上接收輻射并且在具有不同于第一峰值波長范圍的第二峰值波長范圍的第二波譜上將該輻射再輻射到第一反應(yīng)區(qū)611a中。第二峰值波長范圍在特定實施例中可以比第一峰值波長范圍更接近第一反應(yīng)區(qū)611a中的反應(yīng)物或產(chǎn)物的峰值吸收。典型再輻射裝置的更多細(xì)節(jié)在名稱為“具有再輻射表面的化學(xué)反應(yīng)器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(CHEMICAL REACTORS WITH RE-RADIATING SURFACES AND ASSOCIATED
SYSTEMS AND METHODS) ”的共同未決美國專利申請第_號(代理人檔案號為
69545. 8603US)中進(jìn)行了描述，上述申請與本申請同時提交并且通過引用被合并于本文中。在特定實施例中，系統(tǒng)也可以包括由控制結(jié)構(gòu)致動器661提供動力的輻射控制結(jié)構(gòu)660。輻射控制結(jié)構(gòu)660可以包括多個可移動元件662，例如以軟百葉簾的方式圍繞相應(yīng)的樞軸接頭664樞轉(zhuǎn)的面板。為了舉例說明的目的在圖6中顯示了一組元件662，一般而言，該組元件周向地圍繞反應(yīng)器610的輻射接收表面重復(fù)。每個可移動元件662可以具有第一表面663a和第二表面663b。因此,福射控制結(jié)構(gòu)660可以取決于外部條件(例如聚焦太陽能127的水平)和/或反應(yīng)器610正在加熱模式下還是正在冷卻模式下使用而將一個表面或另一個表面定位成面朝外。在該實施例的特定方面中，第一表面663a可以具有較高吸收率和較低發(fā)射率。因此在白天期間和/或當(dāng)聚焦太陽能127高于閾值水平時該表面可以容易地吸收輻射，并且可以將吸收能量傳遞(例如通過傳導(dǎo))到第二表面663b。第二表面663b可以具有較低吸收率和較高發(fā)射率，因此可以發(fā)射由第一表面663a傳導(dǎo)到它的能量。在一個取向上，該效應(yīng)可操作地加熱第一反應(yīng)區(qū)611a，并且在相反取向上，例如在夜晚，該效應(yīng)可操作地冷卻第一反應(yīng)區(qū)611a(或反應(yīng)器110的另一個部件，例如上述的第一熱交換器150a)。因此，輻射控制結(jié)構(gòu)660可以增強將輻射輸送到第一反應(yīng)區(qū)611a的方式，和從反應(yīng)器610去除熱的方式。在更進(jìn)一步的實施例中，反應(yīng)器610可以包括重定向部件670，該重定向部件聯(lián)接到重定向致動器671以重定向由于收集器表面偏離、環(huán)境缺陷、不平行輻射、風(fēng)和/或其它擾動或變形而“溢散”(例如未精確地聚焦在透射部件612上)的輻射。在特定實施例中，重定向部件670可以包括可移動元件672，所述可移動元件在大體上類似于上述的軟百葉簾布置中圍繞相應(yīng)樞軸接頭674樞轉(zhuǎn)。因此，這些元件672可以周向地圍繞反應(yīng)器610的輻射接收表面定位。在該實施例的一個方面中，可移動元件672的表面是反射的以便簡單地將輻射重定向到第一反應(yīng)區(qū)611a中。在其它實施例中，表面可以包括上述的和在先前通過引用被合并的名稱為“具有再輻射表面的化學(xué)反應(yīng)器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(CHEMICALREACTORS WITH RE-RADIATING SURFACES AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS) ”的共同未決美國專利申請第_號(代理人檔案號為69545. 8603)中所述的波長偏移特性。上面參考圖1-6所述的系統(tǒng)和過程的實施例的一個特征在于它們可以使用太陽能收集器或集中器表面來提供冷卻，以及實際上相反地操作集中器表面來提供加熱。該布置可以提供用于冷卻由反應(yīng)器產(chǎn)生的產(chǎn)物和/或其它成分的有用熱傳遞過程，同時減小或消除需要獨立元件(例如制冷系統(tǒng))來提供這些功能。前述實施例中的至少一些的另一個特征在于它們可以包括特別地適合于增強進(jìn) 入系統(tǒng)或由系統(tǒng)排出的輻射的吸收和/或發(fā)射的表面。這些元件可以提供更大的熱動力學(xué)效率并且因此減小生產(chǎn)上述反應(yīng)物的成本。在特定實施例的背景下描述的該技術(shù)的某些方面可以在其它實施例中組合或消除。例如，上面在具有兩個反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)器的背景下描述了特定實施例。在其它實施例中，用于排出熱的類似布置可以應(yīng)用于具有單反應(yīng)區(qū)或兩個以上反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)器。在其它實施例中，反應(yīng)區(qū)(一個或多個)可以用于處理不同于上述的成分。在其它實施例中，上述的太陽能集中器可以用于其它冷卻過程。在其它實施例中，太陽能集中器可以具有其它配置(例如定日鏡配置)。在至少一些實施例中，作為太陽能集中器相對于反應(yīng)區(qū)(一個或多個)移動的附加或替代，反應(yīng)區(qū)(一個或多個)可以相對于太陽能集中器移動。上述的重定向部件和輻射控制結(jié)構(gòu)可以單獨使用、彼此組合使用、和/或與上面關(guān)于圖1-5所述的布置中的任何一種布置組合使用。此外，盡管已在那些實施例的背景下描述了與該技術(shù)的某些實施例相關(guān)的優(yōu)點，但是其它實施例也可以展現(xiàn)這樣的優(yōu)點，并且不是所有實施例必然需要展現(xiàn)這樣的優(yōu)點以屬于本公開的范圍內(nèi)。因此，本公開和相關(guān)技術(shù)可以包含未在本文中明確顯示或描述的其它實施例。在先前未通過引用被合并的范圍內(nèi)，本申請通過引用完整地合并以下材料的每一個的主題于2010年8月16日提交的并且名稱為“通過可再生能量、物力資源和養(yǎng)分狀況的一體化生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(SUSTAINABLE ECONOMIC DEVELOPMENT THROUGHINTEGRATED PRODUCTION OF RENEWABLE ENERGY, MATERIALS RESOURCES, AND NUTRIENTREGMES)”的美國專利申請第12/857，553號；于2010年8月16日提交的并且名稱為“通過可再生能量的一體化全系列生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟的系統(tǒng)和方法(SYSTEMS AND METHODS FORSUSTAINABLE ECONOMIC DEVELOPMENT THROUGH INTEGRATED FULL SPECTRUM PRODUCTION OFRENEWABLE ENERGY) ”的美國專利申請第12/857，553號；于2010年8月16日提交的并且名稱為“通過使用太陽熱的可再生物力資源的一體化全系列生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟的系統(tǒng)和方法(SYSTEMS AND METHODS FOR SUSTAINABLE ECONOMIC DEVELOPMENT THROUGH INTEGRATEDFULL SPECTRUM PRODUCTION OF RENEWABLE MATERIAL RESOURCES USING SOLAR THERMAL)”的美國專利申請第12/857，554號；于2010年8月16日提交的并且名稱為“用于居住支持的能量系統(tǒng)(ENERGY SYSTEM FOR DWELLING SUPPORT) ” 的美國專利申請第 12/857，502號；代理人檔案號為69545-8505. USOO,于2011年2月14日提交并且名稱為“具有在線選擇提取裝置的輸送系統(tǒng)和相關(guān)操作方法(DELIVERY SYSTEMS WITH IN-LINE SELECTIVEEXTRACTION DEVICES AND ASSOCIATED METHODS OF OPERATION)”；于 2010 年 8 月 16 日提交的并且名稱為“用于生產(chǎn)能量、物力資源和養(yǎng)分狀況的自發(fā)系統(tǒng)和過程的綜合成本建模(COMPREHENSIVE COST MODELING OF AUTOGENOUS SYSTEMS AND PROCESSES FOR THEPRODUCTION OF ENERGY, MATERIAL RESOURCES AND NUTRIENT REGMES) ” 的美國專利申請第61/401，699號；代理人檔案號為69545-8601. US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“用于有效地產(chǎn)生氫燃料和結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)過程和反應(yīng)器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(CHEMICALPROCESSES AND REACTORS FOR EFFICIENTLY PRODUCING HYDROGEN FUELS AND STRUCTURALMATERIALS, AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS) ”;代理人檔案號為 69545-8602. US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“用于生產(chǎn)氫基燃料和結(jié)構(gòu)元件的具有透射表面的反應(yīng)器容器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(REACTOR VESSELS WITH TRANSMISSIVE SURFACES FORPRODUCING HYDROGEN-BASED FUELS AND STRUCTURAL ELEMENTS, AND ASSOCIATED SYSTEMSAND METHODS) ”;代理人檔案號為69545-8603. US00,于2011年2月14日提交并且名稱為“具 有再輻射表面的化學(xué)反應(yīng)器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(CHEMICAL REACTORS WITH RE-RADIATINGSURFACES AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS) ”；代理人檔案號為 69545-8604. US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“熱傳遞裝置以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(THERMAL TRANSFERDEVICE AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS) ”；代理人檔案號為 69545-8605. US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“具有環(huán)形定位輸送和去除裝置的化學(xué)反應(yīng)器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(CHEMICAL REACTORS WITH ANNULARLY POSITIONED DELIVERY AND REMOVALDEVICES, AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS) ”；代理人檔案號為 69545-8608. US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“熱化學(xué)過程的誘導(dǎo)以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(INDUCTIONFOR THERMOCHEMICAL PROCESS, AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS) ” ；代理人檔案號為69545-8611. US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“耦合熱化學(xué)反應(yīng)器和發(fā)動機以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(COUPLED THERMOCHEMICAL REACTORS AND ENGINES,AND ASSOCIATEDSYSTEMS AND METHODS) ” ；于2010年9月22日提交的并且名稱為“使用熱化學(xué)再生減小并且收獲機動發(fā)動機上的阻力能(REDUCING AND HARVESTING DRAG ENERGY ON MOBILEENGINES USING THERMAL CHEMICAL REGENERATION) ” 的美國專利申請第 61/385，508 號；代理人檔案號為69545-8616. US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“用于生產(chǎn)氫基燃料和結(jié)構(gòu)元件的具有壓力和熱傳遞特征的反應(yīng)器容器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(REACTORVESSELS WITH PRESSURE AND HEAT TRANSFER FEATURES FOR PRODUCING HYDROGEN-BASEDFUELS AND STRUCTURAL ELEMENTS, AND ASSOCIATED SYSTEMS AND METHODS)”； 代理人檔案號為69545-8701. US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“例如具有多個建筑晶體的建筑結(jié)構(gòu)(ARCHITECTURAL CONSTRUCT HAVING FOR EXAMPLE A PLURALITY OFARCHITECTURAL CRYSTALS) ”；于2010年8月16日提交的并且名稱為“用于檢測流體輸送系統(tǒng)的性質(zhì)的方法和裝置(METHODS AND APPARATUSES FOR DETECTION OF PROPERTIESOF FLUID CONVEYANCE SYSTEMS) ”的美國專利申請第12/806，634號；代理人檔案號為69545-8801. US01，于2011年2月14日提交并且名稱為“用于檢測目標(biāo)樣本的性質(zhì)的方法、裝置和系統(tǒng)(METHODS，DEVICES, AND SYSTEMS FOR DETECTING PROPERTIES OF TARGETSAMPLES)”；代理人檔案號為69545-9002. US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“用于將生物質(zhì)處理成烴、酒精蒸汽、氫、碳等的系統(tǒng)(SYSTEM FOR PROCESSING BIOMASS INTOHYDROCARBONS, ALCOHOL VAPORS, HYDROGEN, CARBON, ETC.) ” ；代理人檔案號為 69545-9004.US00，于2011年2月14日提交并且名稱為“使用熱化學(xué)再生的碳回收和再投資(CARBONRECYCLING AND REINVESTMENT USING THERMOCHEMICAL REGENERATION) ” ；代理人檔案號為69545-9006. US00,于2011年2月14日提交并且名稱為“含氧燃料(OXYGENATED FUEL) ” ；于2009年8月27日提交的并且名稱為“碳封存(CARBON SEQUESTRATION) ”的美國專利申請第61/237，419號；于2009年8月27日提交的并且名稱為“含氧燃料生產(chǎn)(OXYGENATEDFUEL PRODUCTION) ”的美國專利申請第61/237，425號；代理人檔案號為69545-9102. US00,于2011年2月14日提交并且名稱為“用于隔離污染物并且儲存能量的多用途可再生燃料(MULTI-PURPOSE RENEWABLE FUEL FOR ISOLATING CONTAMINANTS AND STORING ENERGY) ’，;于2010年12月8日提交的并且名稱為“來自氫、碳的氧化物和/或氮的液體燃料以及用于制造耐用品的碳的生產(chǎn)(LIQUID FUELS FROM HYDROGEN, OXIDES OF CARBON, AND/ORNITROGEN ；AND PRODUCTION OF CARBON FOR MANUFACTURING DURABLE GOODS)” 的美國專利 申請第61/421，189號；以及代理人檔案號為69545-9105. US00,于2011年2月14日提交并且名稱為“工程燃料儲存、形態(tài)再形成和運輸(ENGINEERED FUEL STORAGE,RESPECIATIONAND TR ANSPORT)”。
權(quán)利要求
1.一種用于處理反應(yīng)物的反應(yīng)器系統(tǒng)，其包括 反應(yīng)器，所述反應(yīng)器具有反應(yīng)區(qū)； 反應(yīng)物源，所述反應(yīng)物源與所述反應(yīng)器的所述反應(yīng)區(qū)流體連通地聯(lián)接； 太陽能集中器，所述太陽能集中器具有可定位成將太陽能引導(dǎo)到焦點區(qū)域的至少一個集中器表面； 致動器，所述致動器聯(lián)接到所述太陽能集中器以相對于太陽移動所述太陽能集中器；以及 控制器，所述控制器可操作地聯(lián)接到所述致動器，所述控制器用指令進(jìn)行編程，當(dāng)執(zhí)行所述指令時 當(dāng)太陽能在閾值水平之上時，所述指令指導(dǎo)所述致動器定位所述太陽能集中器以將太陽能聚焦在所述反應(yīng)區(qū)上；以及 當(dāng)太陽能在閾值水平之下時，所述指令指導(dǎo)所述致動器定位所述太陽能集中器以指向具有較小輻射能量的天空中的位置，以冷卻定位在所述焦點區(qū)域處的對象。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其還包括承載熱交換器流體的熱交換器，并且其中當(dāng)太陽能在閾值水平之下時，所述熱交換器可定位在所述焦點區(qū)域處，以經(jīng)由所述太陽能集中器從所述熱交換器流體排出熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述熱交換器和所述太陽能集中器中的至少一個相對于另一個在第一配置和第二配置之間可移動，在所述第一配置中所述焦點區(qū)域與所述反應(yīng)區(qū)對準(zhǔn)，在所述第二配置中所述焦點區(qū)域與所述熱交換器對準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)區(qū)是第一反應(yīng)區(qū)，并且其中所述系統(tǒng)還包括第二反應(yīng)區(qū)，并且其中所述太陽能集中器、所述第一反應(yīng)區(qū)和所述第二反應(yīng)區(qū)中的至少一個可移動以形成第一配置和第二配置，在所述第一配置中所述焦點區(qū)域與所述第一反應(yīng)區(qū)對準(zhǔn)，在所述第二配置中所述焦點區(qū)域與所述第二反應(yīng)區(qū)對準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述太陽能集中器包括碟形集中器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述太陽能集中器包括槽形集中器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述太陽能集中器包括菲涅耳透鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其還包括由所述反應(yīng)物源承載的反應(yīng)物，并且其中所述反應(yīng)物包括具有碳、硼、氮、硅、過渡金屬和硫中的至少一種作為成分的氫供體。
9.一種用于處理反應(yīng)物的反應(yīng)器系統(tǒng)，其包括 反應(yīng)器，所述反應(yīng)器具有反應(yīng)區(qū)； 反應(yīng)物源，所述反應(yīng)物源與所述反應(yīng)器的所述反應(yīng)區(qū)流體連通地聯(lián)接； 太陽能集中器，所述太陽能集中器具有可定位成將太陽能引導(dǎo)到焦點區(qū)域的至少一個集中器表面； 第一致動器，所述第一致動器聯(lián)接到所述太陽能集中器以相對于太陽移動所述太陽能集中器； 輻射控制結(jié)構(gòu)，所述輻射控制結(jié)構(gòu)定位在所述集中器表面和所述焦點區(qū)域之間，所述輻射控制結(jié)構(gòu)具有第一表面和背離所述第一表面的第二表面，所述第一表面具有第一輻射能吸收率和第一輻射能發(fā)射率，所述第二表面具有小于所述第一輻射能吸收率的第二輻射能吸收率、和大于所述第一輻射能發(fā)射率的第二輻射能發(fā)射率；以及第二致動器，所述第二致動器聯(lián)接到所述輻射控制結(jié)構(gòu)以將所述結(jié)構(gòu)從第一配置改變到第二配置，在所述第一配置中所述第一表面面對所述集中器表面，在所述第二配置中所述第二表面面對所述集中器表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其還包括 控制器，所述控制器可操作地聯(lián)接到所述第一致動器和所述第二致動器，所述控制器用指令進(jìn)行編程，當(dāng)執(zhí)行所述指令時 當(dāng)太陽能在閾值水平之上時，所述指令指導(dǎo)所述第一致動器定位所述太陽能集中器以將太陽能聚焦在所述反應(yīng)區(qū)上； 當(dāng)太陽能在閾值水平之上時，所述指令指導(dǎo)所述第二致動器將所述輻射控制結(jié)構(gòu)定位在所述第一配置中； 當(dāng)太陽能在閾值水平之下時，所述指令指導(dǎo)所述第一致動器定位所述太陽能集中器以指向背離太陽并且具有較小輻射能量的天空中的位置，以冷卻定位在所述焦點區(qū)域的對象；以及 當(dāng)太陽能在閾值水平之下時，所述指令指導(dǎo)所述第二致動器將所述輻射控制結(jié)構(gòu)定位在所述第二配置中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述輻射控制結(jié)構(gòu)包括多個可樞轉(zhuǎn)元件，并且其中單獨的可樞轉(zhuǎn)元件具有第一表面和背離所述第一表面的第二表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其還包括鄰近所述太陽能集中器和所述反應(yīng)區(qū)定位的重定向部件，所述重定向部件具有至少一個可移動表面，所述至少一個可移動表面被定位成接收由所述太陽能集中器引導(dǎo)的太陽能的至少一部分并且將該部分能量重定向到所述反應(yīng)區(qū)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述重定向部件包括多個可移動表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述可移動表面包括反射表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述可移動表面包括再輻射部件，所述再輻射部件被定位成在具有第一峰值波長范圍的第一波譜上接收輻射并且在具有不同于所述第一峰值波長范圍的第二峰值波長范圍的第二波譜上將該輻射再輻射到所述反應(yīng)區(qū)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其還包括由所述反應(yīng)物源承載的反應(yīng)物，并且其中所述反應(yīng)物包括具有碳、硼、氮、硅、過渡金屬和硫中的至少一種作為成分的氫供體。
17.一種用于處理氫供體的反應(yīng)器系統(tǒng)，其包括 反應(yīng)器容器，所述反應(yīng)器容器具有反應(yīng)區(qū)； 氫供體源，所述氫供體源與所述反應(yīng)器容器的所述反應(yīng)區(qū)流體連通地聯(lián)接并且承載氫供體； 第一產(chǎn)物收集器，所述第一產(chǎn)物收集器聯(lián)接到所述反應(yīng)區(qū)以接收通過離解所述反應(yīng)區(qū)處的所述氫供體產(chǎn)生的氫基燃料； 第二產(chǎn)物收集器，所述第二產(chǎn)物收集器聯(lián)接到所述反應(yīng)區(qū)以接收通過離解所述氫供體產(chǎn)生的碳和碳化合物中的至少一種； 太陽能集中器，所述太陽能集中器具有至少一個集中器表面，所述至少一個集中器表面具有焦點區(qū)域并且可定位成朝著所述反應(yīng)區(qū)引導(dǎo)太陽能； 致動器，所述致動器聯(lián)接到所述太陽能集中器以相對于太陽移動所述太陽能集中器；以及 控制器，所述控制器可操作地聯(lián)接到所述致動器，所述控制器用指令進(jìn)行編程，當(dāng)執(zhí)行所述指令時 在白天期間，所述指令指導(dǎo)所述太陽能集中器指向太陽并且將太陽能聚焦在所述反應(yīng)區(qū)上；以及 在夜晚期間，所述指令指導(dǎo)所述太陽能集中器指向具有較小輻射能量的天空中的位置以冷卻定位在所述焦點區(qū)域處的對象。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)區(qū)包括第一反應(yīng)區(qū)，所述致動器包括第一致動器，并且其中所述系統(tǒng)還包括第二反應(yīng)區(qū)，并且其中所述系統(tǒng)還包括 熱交換器，所述熱交換器承載與所述第二反應(yīng)區(qū)流體連通的熱交換器流體；以及第二致動器，所述第二致動器聯(lián)接到所述熱交換器和所述太陽能集中器中的至少一個；并且其中所述控制器用另外的指令進(jìn)行編程，當(dāng)執(zhí)行所述另外的指令時 在白天期間，所述另外的指令指導(dǎo)所述第二致動器以使所述焦點區(qū)域與所述第一反應(yīng)區(qū)對準(zhǔn)；以及 在夜晚期間，所述另外的指令指導(dǎo)所述第二致動器以使所述焦點區(qū)域與所述熱交換器對準(zhǔn)。
19.一種用于處理氫供體的方法，其包括 用太陽能集中器集中太陽能； 將經(jīng)集中的太陽能引導(dǎo)到定位在所述太陽能集中器的焦點區(qū)域處的反應(yīng)區(qū)； 在所述反應(yīng)區(qū)，經(jīng)由所述經(jīng)集中的太陽能將氫供體離解成離解產(chǎn)物；以及 從所述離解產(chǎn)物提供下列的至少一種 (a)基于碳、氮、硼、娃、過渡金屬和硫中的至少一種的結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊；以及 (b)氫基燃料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氫供體包括甲烷，并且其中提供包括提供碳、二氧化碳和一氧化碳中的至少一種以及氫。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氫供體包括烴。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述氫供體包括含氮化合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其還包括通過以下方式操作定位在所述太陽能集中器和所述焦點區(qū)域之間的輻射控制結(jié)構(gòu) 當(dāng)太陽能在閾值之上時，將所述輻射控制結(jié)構(gòu)的第一表面定位成面對所述太陽能集中器，所述第一表面具有第一輻射能吸收率和第一輻射能發(fā)射率；以及 當(dāng)太陽能在閾值之下時，將所述輻射控制結(jié)構(gòu)的第二表面定位成面對所述焦點區(qū)域，所述第二表面具有小于所述第一輻射能吸收率的第二輻射能吸收率和大于所述第一輻射能發(fā)射率的第二輻射能發(fā)射率。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其還包括 當(dāng)太陽能在閾值水平之上時 將所述太陽能集中器指向太陽；并且 將經(jīng)集中的太陽能引導(dǎo)到所述反應(yīng)區(qū)；以及 當(dāng)太陽能在閾值水平之下時將所述結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊和所述氫基燃料中的至少一種放置成與所述焦點區(qū)域熱連通；并且 通過將所述太陽能集中器背離太陽并且指向具有較小輻射能量的天空中的位置在所述焦點區(qū)域處分散熱，以冷卻所述結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊和所述氫基燃料中的所述至少一種。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中將所述結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊和所述氫基燃料中的至少一種放置成與所述焦點區(qū)域熱連通包括 使熱交換器與所述焦點區(qū)域?qū)?zhǔn)；以及 將來自所述熱交換器的熱交換器流體引導(dǎo)到所述結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊和所述氫基燃料中的所述至少一種。
26.一種用于處理反應(yīng)物的方法，其包括 當(dāng)接近反應(yīng)器的太陽能在閾值水平之上時 通過使太陽能集中器指向太陽將太陽能集中在所述太陽能集中器的焦點區(qū)域； 將經(jīng)集中的太陽能引導(dǎo)到反應(yīng)區(qū)； 將所述反應(yīng)物引導(dǎo)到所述反應(yīng)區(qū)；并且 在所述反應(yīng)區(qū)執(zhí)行與所述反應(yīng)物的吸熱反應(yīng)；以及 當(dāng)接近反應(yīng)器的太陽能在閾值水平之下時 通過將所述太陽能集中器背離太陽并且指向具有較小輻射能量的天空中的位置，分散在所述太陽能集中器的所述焦點區(qū)域處的熱。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其包括從離解產(chǎn)物提供下列的至少一種 (a)基于碳、氮、硼、娃、過渡金屬和硫中的至少一種的結(jié)構(gòu)構(gòu)建塊；以及 (b)氫基燃料。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中離解氫供體包括在所述反應(yīng)區(qū)執(zhí)行吸熱反應(yīng)，并且其中分散熱包括從放熱反應(yīng)分散熱。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中分散熱包括液化甲烷。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中分散熱包括液化二氧化碳。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中分散熱包括通過使熱交換器和所述太陽能集中器中的至少一個相對于另一個移動以使所述熱交換器與所述焦點區(qū)域?qū)?zhǔn)而從承載熱交換器流體的所述熱交換器分散熱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用太陽能熱輸入進(jìn)行熱化學(xué)過程的反應(yīng)器以及相關(guān)系統(tǒng)和方法。根據(jù)特定實施例的系統(tǒng)包括反應(yīng)器，該反應(yīng)器具有反應(yīng)區(qū)；反應(yīng)物源，該反應(yīng)物源與反應(yīng)區(qū)流體連通地聯(lián)接；以及太陽能集中器，該太陽能集中器具有可定位成將太陽能引導(dǎo)到焦點區(qū)域的至少一個集中器表面。該系統(tǒng)還可以包括致動器，該致動器聯(lián)接到太陽能集中器以相對于太陽移動太陽能集中器；以及控制器，該控制器可操作地聯(lián)接到致動器?？刂破骺梢杂弥噶钸M(jìn)行編程，當(dāng)執(zhí)行指令時，當(dāng)太陽能在閾值水平之上時，指令指導(dǎo)致動器定位太陽能集中器以將太陽能聚焦在反應(yīng)區(qū)上，并且當(dāng)太陽能在閾值水平之下時，指令指導(dǎo)致動器定位太陽能集中器以指向具有較小輻射能量的天空中的位置，以冷卻定位在焦點區(qū)域處的對象。
文檔編號C01B3/24GK102892493SQ201180009275
公開日2013年1月23日 申請日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月13日
發(fā)明者羅伊·E·麥卡利斯特 申請人:麥卡利斯特技術(shù)有限責(zé)任公司