旋軸132和向外延伸的外螺旋螺紋133。外螺旋131具有軸向地延伸的第一軸向開(kāi)口 135，產(chǎn)物移除系統(tǒng)140定位在第一軸向開(kāi)口 135中。外螺旋131圍繞中心旋轉(zhuǎn)軸線115旋轉(zhuǎn)，如通過(guò)箭頭O所示。隨著外螺旋131如上所述地旋轉(zhuǎn)，外螺旋131向上運(yùn)載至少一個(gè)反應(yīng)物134 (例如，氣體、液體和/或固體反應(yīng)物)，并且朝向反應(yīng)區(qū)111運(yùn)送至如圖3所示的右側(cè)。當(dāng)反應(yīng)物134在外螺旋螺紋133內(nèi)運(yùn)載時(shí)，其也是壓緊的，潛在地釋放氣體和/或液體，氣體和/或液體可以通過(guò)從外螺旋131向外環(huán)狀地定位的氣窗和/或其他開(kāi)口 118逸出。當(dāng)反應(yīng)物134在外螺旋螺紋133中變得緊實(shí)時(shí)，其形成相對(duì)于容器110的內(nèi)壁119的密封。該布置能夠防止損失反應(yīng)物134，并且反而能夠迫使反應(yīng)物134朝向反應(yīng)區(qū)111運(yùn)動(dòng)。反應(yīng)物輸送系統(tǒng)130可以包括除外螺旋螺紋133之外的其他特征，以朝向反應(yīng)區(qū)111迫壓反應(yīng)物134。例如，反應(yīng)器容器110的內(nèi)壁119可以包括一個(gè)或更多個(gè)螺旋來(lái)復(fù)線槽116，當(dāng)外螺旋131旋轉(zhuǎn)時(shí)螺旋來(lái)復(fù)線槽116趨于軸向地迫壓反應(yīng)物134。除該特征之外或替代該特征地，整個(gè)外螺旋131可以來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如由箭頭R所示，以防止反應(yīng)物134粘結(jié)到內(nèi)壁119上，和/或以釋放可以粘結(jié)至內(nèi)壁119的反應(yīng)物134。除上述特征之外或替代上述特征地，靠近內(nèi)壁119設(shè)置的桶狀加熱器117也可以減少反應(yīng)物粘結(jié)。在至少一些實(shí)施例中，可以預(yù)期在溫暖時(shí)反應(yīng)物134將很少會(huì)粘結(jié)。
[0097]反應(yīng)物134可以包括各種適當(dāng)?shù)某煞?，例如，向反?yīng)區(qū)111提供供氫體的成分。在代表性的實(shí)施例中，反應(yīng)物134可以包括生物質(zhì)成分，例如，城市固體廢物、商業(yè)廢物、林產(chǎn)品廢物或碎料、纖維質(zhì)、木質(zhì)纖維素、碳?xì)浠衔飶U物(例如，輪胎)和/或其他成分。在被壓緊之后，這些廢產(chǎn)物可以被高度地細(xì)分，意味著其由于粗糙表面特征和/或再反射或最終吸收入射輻射的表面特征能夠容易地吸收入射輻射。該性質(zhì)能夠進(jìn)一步提高反應(yīng)物134在反應(yīng)區(qū)111中加熱所具有的效率。
[0098]一旦反應(yīng)物134已被輸送至反應(yīng)區(qū)111，其接收來(lái)自入射太陽(yáng)能103或另一能源的熱，并且經(jīng)歷吸熱反應(yīng)。反應(yīng)區(qū)111可以具有環(huán)形形狀并且可以包括絕緣體120以防止熱從容器110散逸。在一個(gè)實(shí)施例中，在反應(yīng)區(qū)111發(fā)生的吸熱反應(yīng)包括離解甲烷，以及將碳和氫成分重整為元素碳和雙原子氫或者其他碳化合物(例如，一氧化碳或二氧化碳形式的氧化碳)和氫化合物。生成產(chǎn)物146可以包括氣體部分(由箭頭G指示)，氣體部分從反應(yīng)區(qū)111向內(nèi)環(huán)狀地通過(guò)以由產(chǎn)物移除系統(tǒng)140進(jìn)行收集。產(chǎn)物146的固體部分144(例如，灰燼和/或其他副產(chǎn)物)也通過(guò)產(chǎn)物移除系統(tǒng)140收集。
[0099]產(chǎn)物移除系統(tǒng)140可以包括內(nèi)螺旋141，內(nèi)螺旋141在外螺旋131內(nèi)定位在第一軸向開(kāi)口 135中。內(nèi)螺旋141可以包括內(nèi)螺旋軸142和內(nèi)螺旋螺紋143。內(nèi)螺旋141還可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸線115沿與外螺旋131相同的方向或沿相反方向如箭頭I所示地旋轉(zhuǎn)。內(nèi)螺旋141包括第二軸向通道145，第二軸向通道145具有使得氣體產(chǎn)物G能夠進(jìn)入的開(kāi)口。氣體產(chǎn)物G沿第二軸向開(kāi)口 145向下運(yùn)動(dòng)以被收集，并且在至少一些情況中，還被進(jìn)一步處理(例如，以隔離在反應(yīng)中產(chǎn)生的碳與在反應(yīng)中產(chǎn)生的氫)。在特定的實(shí)施例中，氣體產(chǎn)物G可以經(jīng)由另外的熱交換器(圖3中未示出)與進(jìn)入的反應(yīng)物134交換額外的熱，以冷卻產(chǎn)物G和加熱反應(yīng)物134。在其他實(shí)施例中，氣體產(chǎn)物G可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)或其他裝置以產(chǎn)生機(jī)械和/或電動(dòng)力來(lái)進(jìn)行冷卻。當(dāng)內(nèi)螺旋141旋轉(zhuǎn)時(shí)，其如圖3中所示地向下和向左運(yùn)載產(chǎn)物146的固體部分144。固體產(chǎn)物144(和氣體產(chǎn)物G)可以經(jīng)由傳導(dǎo)向外螺旋130傳送熱，以加熱進(jìn)入的反應(yīng)物134，之后固體部分144可被移除以便應(yīng)用。例如，來(lái)自在反應(yīng)區(qū)111進(jìn)行的反應(yīng)的含氮和/或含硫產(chǎn)物可被用于農(nóng)業(yè)或工業(yè)過(guò)程。產(chǎn)物以及由此的固體部分的化學(xué)和物理成分能夠取決于進(jìn)入的反應(yīng)物的特性，進(jìn)入的反應(yīng)物的特性可以大范圍地改變，例如，從城市固體廢物至工業(yè)廢物至生物質(zhì)。
[0100]如以上參照?qǐng)D1和2所描述的，系統(tǒng)100可以包括即使當(dāng)可用太陽(yáng)能不足以維持反應(yīng)時(shí)將能量(例如，熱)引導(dǎo)到反應(yīng)區(qū)111內(nèi)的特征。在圖3中示出的實(shí)施例中，輔助熱源180可以包括燃燒反應(yīng)物182 (例如，氧化劑和/或含氫的易燃材料)，燃燒反應(yīng)物182通過(guò)定位在第二軸向開(kāi)口 145中的輸送管184被引導(dǎo)至與反應(yīng)區(qū)111熱連通的燃燒器或燃燒器區(qū)域183。在夜間或在當(dāng)入射太陽(yáng)能低時(shí)的其他時(shí)間段，輔助熱源180可以向反應(yīng)區(qū)111提供附加熱以維持在其中發(fā)生的吸熱反應(yīng)。
[0101]如上參照?qǐng)D3所述的實(shí)施例的一個(gè)特征是進(jìn)入的反應(yīng)物134可以與離開(kāi)反應(yīng)區(qū)的固體產(chǎn)物144靠近地或緊密地?zé)徇B通。特別地，外螺旋軸132和外螺旋螺紋133可以由高度導(dǎo)熱材料形成，以便從由內(nèi)螺旋141運(yùn)載的固體產(chǎn)物144接收熱，并將熱輸送至進(jìn)入的反應(yīng)物134。該布置的優(yōu)點(diǎn)是其熱有效性，因?yàn)槠湟瞥藖?lái)自否則將以浪費(fèi)熱的方式被冷卻的產(chǎn)物的熱，并且同時(shí)加熱進(jìn)入的反應(yīng)物134，由此減少必須由太陽(yáng)能集中器101 (圖1)和/或輔助熱源180產(chǎn)生的熱的量。通過(guò)提高氫和/或碳或其他建筑塊在反應(yīng)器容器110中的產(chǎn)生效率，反應(yīng)器系統(tǒng)100可以提高用于產(chǎn)生產(chǎn)物的可再生反應(yīng)物和能源的商業(yè)可行性。
[0102]圖4是具有特別地構(gòu)造成壓緊其運(yùn)載的反應(yīng)物134的外螺旋431的反應(yīng)器容器110的實(shí)施例的示意性局部截面圖示。在該實(shí)施例中，外螺旋431包括向外成錐形的螺旋軸432，由此沿朝向反應(yīng)區(qū)111的軸向方向減小螺旋螺紋433的徑向?qū)挾萕。該布置沿朝向反應(yīng)區(qū)111的方向有效地減小相鄰的螺旋螺紋433之間的容積，由此壓緊反應(yīng)物134。在外螺旋431的長(zhǎng)度的至少一部分上，外螺旋431能夠有效地從反應(yīng)物134去除空氣和濕氣，使得空氣和濕氣能夠通過(guò)開(kāi)口 /氣窗118排出。這些成分否則可能減慢反應(yīng)區(qū)111處的反應(yīng)速率。隨著反應(yīng)物134的進(jìn)一步壓緊，其還相對(duì)于反應(yīng)器容器110的內(nèi)壁119密封，以防止液體和氣體在可能另外地參與反應(yīng)區(qū)111處的反應(yīng)時(shí)逸出。當(dāng)壓緊反應(yīng)物134時(shí)產(chǎn)生的熱能夠減少需要由太陽(yáng)能集中器101 (圖1)或其他能源產(chǎn)生的能量的量。
[0103]在其他實(shí)施例中，其他機(jī)構(gòu)和裝置可用于當(dāng)反應(yīng)物134被引導(dǎo)至反應(yīng)區(qū)111時(shí)壓緊反應(yīng)物134。例如，圖5示出具有外螺旋531的反應(yīng)器容器110，外螺旋531具有承載螺旋螺紋533的軸532，螺紋533越靠近反應(yīng)區(qū)111，則螺紋533具有越靠近或越小的軸向間距(由間隙S指示)。因此，螺旋螺紋533的節(jié)距可以在軸向方向上沿著旋轉(zhuǎn)軸線115逐漸地減小。在上述實(shí)施例中的任一個(gè)中，相比于遠(yuǎn)離反應(yīng)區(qū)111，接近反應(yīng)區(qū)111的相鄰螺紋之間的容積更小。
[0104]在如上參照?qǐng)D3-5所述的實(shí)施例中，反應(yīng)物134通過(guò)螺旋被輸送和壓緊。在其他實(shí)施例中，反應(yīng)物134可以經(jīng)由例如為活塞的其他機(jī)構(gòu)輸送和壓緊。圖6是反應(yīng)器容器110的示意性局部截面圖示，其中，反應(yīng)物134被加載在環(huán)形活塞150上或在環(huán)形活塞150的前部，環(huán)形活塞150在反應(yīng)器容器110內(nèi)如箭頭R所示地來(lái)回運(yùn)動(dòng)。在加載操作之后，活塞150朝向反應(yīng)區(qū)111驅(qū)動(dòng)，因此相對(duì)于形成錐形通道121的向內(nèi)漸細(xì)的容器內(nèi)壁119壓緊反應(yīng)物134。
[0105]在一個(gè)操作模式中，活塞150相對(duì)于錐形容器內(nèi)壁119驅(qū)動(dòng)反應(yīng)物134，然后退回以使得更多反應(yīng)物能夠被放置在反應(yīng)器容器110中。然后，另外的反應(yīng)物134被驅(qū)動(dòng)抵靠已經(jīng)存在于容器內(nèi)壁119之間的反應(yīng)物134，由此迫使反應(yīng)物134完全地通過(guò)錐形通道121并進(jìn)入反應(yīng)區(qū)111內(nèi)。該過(guò)程可被重復(fù)以在一系列脈動(dòng)或步驟中將反應(yīng)物134輸送至反應(yīng)區(qū) Illo
[0106]在另一種操作模式中，活塞150可以由沿徑向方向Rl坍塌或壓縮的材料形成，由此使得活塞150能夠完全地驅(qū)動(dòng)通過(guò)錐形通道121，從而在一次行程中輸送錐形通道121內(nèi)的反應(yīng)物134的全部量。在其他實(shí)施例中，反應(yīng)器110可以包括用于壓緊進(jìn)入的反應(yīng)物134的其他布置，同時(shí)使得熱的排出產(chǎn)物預(yù)加熱反應(yīng)物134，并由此減少必須經(jīng)由太陽(yáng)或其他來(lái)源在反應(yīng)區(qū)111處提供以維持吸熱反應(yīng)的熱能的量。
[0107]從上述中可以理解，本文中已描述的本技術(shù)的特定實(shí)施例用于例示目的，但在不脫離本技術(shù)的情況下可以作出各種改進(jìn)。例如，反應(yīng)區(qū)111處的反應(yīng)可以在除甲烷之外的反應(yīng)物上進(jìn)行。這些反應(yīng)物可以包括其他碳?xì)浠衔锘虿话ㄌ嫉钠渌潴w。這些供氫體可以包括供氮體和/或包括硼、硅或硫的供體。供氮體可以包括生物質(zhì)成分和/或其他成分。太陽(yáng)能收集器可以具有如圖1所示的圓盤狀布置或其他實(shí)施例中的其他布置(例如，槽形或定日鏡布置)。如上所述的輔助熱源的實(shí)施例在感應(yīng)加熱器和燃燒器的上下文中描述。在其他實(shí)施例中，輔助熱源可以包括向反應(yīng)區(qū)111提供能量的其他裝置。根據(jù)仍然進(jìn)一步的實(shí)施例的反應(yīng)器不從太陽(yáng)能接收熱，因此可以依靠被認(rèn)為是作為主要熱源的輔助熱源(在如上所述的一些實(shí)施例中)。
[0108]在特定實(shí)施例的上下文中描述的技術(shù)的某些方面可被組合或在其他實(shí)施例中消除。例如，外螺旋可以包括錐形螺旋軸和在相鄰螺紋之間變化以壓緊反應(yīng)物134的間距。在特定的實(shí)施例中，外螺旋運(yùn)載反應(yīng)物，內(nèi)螺旋運(yùn)載固體產(chǎn)物。在其他實(shí)施例中，內(nèi)螺旋和外螺旋的作用可以相反。如上參照?qǐng)D6所述的布置標(biāo)示從內(nèi)螺紋軸環(huán)狀地向外定位的活塞。在其他實(shí)施例中，另外的活塞可以替換內(nèi)螺紋軸，或者內(nèi)活塞可以與外螺紋軸結(jié)合使用。另夕卜，雖然在某些實(shí)施例的上下文中已經(jīng)描述了與本技術(shù)的這些實(shí)施例有關(guān)的各種優(yōu)勢(shì)，但是其他實(shí)施例也可以展現(xiàn)這些優(yōu)勢(shì)，而非所有實(shí)施例均必須展現(xiàn)這些優(yōu)勢(shì)以落入本公開(kāi)的范圍內(nèi)。因此，本公開(kāi)及相關(guān)技術(shù)可以包括本文中未明確地示出或描述的其他實(shí)施例。
[0109]關(guān)于未通過(guò)參引在前并入本文的范圍，本申請(qǐng)通過(guò)參引將以下材料中的每一個(gè)的主題的全部?jī)?nèi)容并入:2010年8月16日提交的名稱為“SUSTAINABLE ECONOMICDEVELOPMENT THROUGH INTEGRATED PRODUCT1N OF RENEWABLE ENERGY, MATERIALSRESOURCES, AND NUTRIENT REGMES” 的美國(guó)專利申請(qǐng) N0.12/857，553 ；2010 年 8 月 16日提交的名稱為“SYSTEMS AND METHODS FOR SUSTAINABLE ECONOMIC DEVELOPMENTTHROUGH INTEGRATED FULL SPECTRUM PRODUCT1N OF RENEWABLE ENERGY” 的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.12/857，553 ；2010年8月16日提交的名稱為“SYSTEMS AND METHODSFOR SUSTAINABLE E⑶NOMIC DEVELOPMENT THRO