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太阳能热化学循环及反应器设计研究

摘要第5-7页
Abstract第7-9页
符号说明表第14-16页
第1章 引言第16-34页
    1.1 选题的背景及意义第16-17页
    1.2 CO_2和H_2O直接热分解第17页
    1.3 太阳能热化学分解H_2O和CO_2第17-23页
        1.3.1 单金属氧化物体系第17-18页
        1.3.2 复合金属氧化物体系第18-19页
        1.3.3 掺杂体系第19页
        1.3.4 基于CeO_2的热化学循环第19-23页
    1.4 多步热化学循环分解水制氢第23-24页
        1.4.1 碘硫循环第23-24页
        1.4.2 金属-卤化物体系第24页
        1.4.3 西屋循环第24页
    1.5 高温太阳能热化学反应器第24-30页
        1.5.1 固定式反应器第24-26页
        1.5.2 流化床式第26-27页
        1.5.3 旋转式反应器第27-29页
        1.5.4 间接照射式反应器第29-30页
    1.6 本文的研究目的和拟解决问题第30-34页
第2章 高温太阳能热化学循环系统的机理研究第34-50页
    2.1 引言第34-36页
    2.2 太阳能热化学循环机理第36-37页
        2.2.1 太阳能热化学循环制取燃料构思第36页
        2.2.2 太阳能热化学循环制取燃料的热机模型第36-37页
    2.3 基于高温太阳能热化学循环制取氢气效率提升机理及热力学分析第37-42页
        2.3.1 热化学循环的热力学第一定律效率分析第37-39页
        2.3.2 热化学循环的热力学第二定律效率分析第39-41页
        2.3.3 太阳能热化学循环制取燃料过程机理分析第41页
        2.3.4 与甲烷互补的太阳能热化学循环过程机理分析第41-42页
    2.4 高温太阳能热化学循环反应的动力学分析第42-48页
        2.4.1 热力学限制-气体限制区域分析第43-47页
        2.4.2 动力学限制-材料动力学限制区域分析第47-48页
    2.5 本章小结第48-50页
第3章 太阳能等温和双温热化学循环制备燃料的比较第50-64页
    3.1 引言第50-52页
    3.2 等温热化学循环和双温热化学循环的评价指标第52-53页
    3.3 温度、压力和材料的选择对于等温和双温循环影响的热力学分析第53-62页
        3.3.1 不同的还原和氧化温度的影响第53-54页
        3.3.2 还原反应中氧分压的影响第54-55页
        3.3.3 材料选择与循环方法的匹配第55-57页
        3.3.4 尖晶石材料的熵值假定理论与分析第57-62页
    3.4 本章小结第62-64页
第4章 太阳能热化学循环制取燃料的新方式第64-74页
    4.1 引言第64页
    4.2 研究方法-热力学效率分析第64-66页
    4.3 小温差换热方式第66-72页
        4.3.1 基于H_2O分解的小温差换热方式第66-69页
        4.3.2 基于CO_2分解的小温差换热方式第69-72页
    4.4 本章小结第72-74页
第5章 太阳能热化学循环氧载体的动力学研究第74-92页
    5.1 引言第74页
    5.2 电导弛豫法测试动力学化学表面反应速率常数k_s的分析第74-75页
    5.3 实验部分第75-78页
        5.3.1 材料制备第75-77页
        5.3.2 样品表征第77页
        5.3.3 材料在实验台上进行测试第77-78页
    5.4 结果和讨论第78-91页
        5.4.1 材料测试第78-79页
        5.4.2 标准化电导率曲线第79-80页
        5.4.3 流率的影响第80-81页
        5.4.4 温度在800-1000℃及较低还原气氛下氧化铈的k_s的测定第81-88页
        5.4.5 P_(o_2)在10~(-5)-10~(-2) atm范围内变化时k_s的测定第88-91页
    5.5 本章小结第91-92页
第6章 太阳能热化学循环反应器的设计研究第92-114页
    6.1 引言第92页
    6.2 太阳能热化学循环反应器的设计第92-98页
        6.2.1 太阳能热化学循环反应器设计思路第92-93页
        6.2.2 太阳能热化学反应器结构设计第93-95页
        6.2.3 基于MC(蒙特卡罗)方法的反应器形状设计第95-98页
    6.3 光-热-化学反应多物理场耦合的反应器性能研究第98-108页
        6.3.1 太阳能热化学反应器模型第98页
        6.3.2 半球壳厚度的选择和设计第98-101页
        6.3.3 流体、传热传质、化学反应等多物理场耦合机理分析第101-104页
        6.3.4 多物理场模拟结果的分析及效率计算第104-108页
    6.4 太阳能热化学反应器布置和氧载体的设计第108-112页
        6.4.1 廊坊实验基地太阳能反应器平台的搭建第108-109页
        6.4.2 多孔结构氧化铈氧载体的制备第109-111页
        6.4.3 网状结构氧化铈氧载体的制备第111-112页
    6.5 本章小结第112-114页
第7章 太阳能高温热化学循环与甲烷互补的热利用方式第114-138页
    7.1 引言第114-115页
    7.2 研究方法-基于甲烷重整的等温循环热回收利用方式第115-117页
    7.3 等温循环分解CO_2或者H_2O的上游系统第117-118页
    7.4 等温循环与下游甲烷重整相结合第118-126页
    7.5 太阳能高温热化学循环与甲烷互补的甲醇动力多联产系统第126-136页
        7.5.1 三种甲醇动力多联产方案的系统设计第127页
        7.5.2 方案一-CO_2分解方式的多联产系统第127-131页
        7.5.3 方案二-H_2O分解方式的多联产系统第131-132页
        7.5.4 方案三-C_O2和H_2O同时分解的多联产系统第132-136页
    7.6 本章小结第136-138页
第8章 结论与展望第138-142页
    8.1 论文主要成果第138-139页
    8.2 论文研究的主要创新之处第139-140页
    8.3 展望第140-142页
参考文献第142-148页
致谢第148-150页
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果第150-151页

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