太阳能聚光辅助蒸汽生物质气化制备高含氢合成气的潜力研究

本文创新性地将聚光太阳能(CSP)技术与蒸汽生物质气化相结合，开发了基于化学平衡模型和蒙特卡洛光线追踪的集成分析方法。研究证实，在600-800°C温度范围和0-2蒸汽生物质比(SBR)条件下，系统可产出含55% H2的合成气，每千克生物质产氢0.1kg，能耗仅为生物质低位热值(LHV)的50%。该研究为发展中国家利用本土生物质资源生产绿色氢能提供了理论依据和技术路径。

　　

研究亮点

本研究开创性地将聚光太阳能(CSP)塔式系统与生物质蒸汽气化技术耦合，通过化学平衡建模揭示了温度(600-800°C)和蒸汽生物质比(SBR 0-2)对产气组成的调控规律。

方法学

系统采用定日镜场聚焦太阳辐射至中央接收器，内部布置垂直排列的小直径不透明管式反应器。这种创新设计通过蒸汽精确注入实现连续热化学转化，最大程度提升辐射传热效率，持续产出富氢合成气。

研究成果

模型成功预测了体积分数30% CO、10% CO₂、55% H₂和5% CH₄的合成气组成。基于巴西在建太阳能平台数据，证实523 kW_th的CSP系统可处理130 kg/h生物质流量，为10种典型发展中国家生物质资源提供了产氢性能数据库。

结论启示

聚光太阳能作为外供热源展现巨大潜力，其化学能存储特性和双可再生能源(太阳能+生物质)协同效应，为发展中国家参与绿色氢能技术竞赛提供了本地化制造解决方案。不透明壁反应器(间接辐照)的简易特性，更有利于技术推广和应用落地。