馬婷婷，朱躍釗，陳海軍，馬炎，金麗珠，楊麗，廖傳華

（1 南京工業(yè)大學機械與動力工程學院，江蘇省過程強化與新能源裝備技術(shù)重點實驗室，江蘇 南京 211816；2 南京工業(yè)大學環(huán)境學院，江蘇 南京 211816）

發(fā)展清潔能源是實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的主要途徑。太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔資源。太陽能熱水器、中溫熱發(fā)電和光伏發(fā)電均已進入商業(yè)化應(yīng)用[1-2]，但在高溫熱化學轉(zhuǎn)化（制氫或合成氣）方面[3-4]，尚不夠成熟。

高溫熱化學轉(zhuǎn)化過程的關(guān)鍵之一是太陽能高溫熱化學反應(yīng)器。現(xiàn)有大多數(shù)高溫反應(yīng)器由塔式或碟式熱發(fā)電的高溫集熱器移用或改造而來。但聚光系統(tǒng)精度的限制導(dǎo)致聚集太陽光不均勻，使反應(yīng)器內(nèi)表面產(chǎn)生極大的溫度梯度，在某些小范圍產(chǎn)生極高的溫度，即所謂的“熱點”[5-6]，熱點處易導(dǎo)致反應(yīng)物或催化劑燒結(jié)，影響反應(yīng)進程。同時，反應(yīng)區(qū)域溫度梯度大，因而難以有效滿足高溫反應(yīng)器的要求。

本文擬對太陽能高溫熱化學反應(yīng)器演變過程進行闡述，總結(jié)高溫反應(yīng)器的研究進展，評述其存在的問題以及熱管型反應(yīng)器的優(yōu)勢，介紹典型的示范工程，并對其未來的發(fā)展趨勢進行探討和展望。

1 太陽能高溫熱化學反應(yīng)過程原理

太陽能高溫熱化學轉(zhuǎn)化是通過高倍聚光產(chǎn)生高溫熱能來驅(qū)動吸熱化學反應(yīng)，最早從直接熱解水制氫[7]開始，由于其面臨高溫（超過2500K的分解溫度）、高壓（水蒸氣）和易爆炸（生成的氧氣和氫氣難以瞬間有效分離）等難題[8]，僅作為探索性概念進行研究。近年來，隨著傳統(tǒng)能源危機加劇和環(huán)境惡化，以及在太陽能中高溫集熱技術(shù)[9]上的突破，太陽能高溫熱化學轉(zhuǎn)化過程的研究再一次成為熱點。

鑒于高溫直接熱解水難度甚大，可通過引入熱解溫度較低的氧化物媒介[10]，利用其熱解脫氧-水解吸氧的間接循環(huán)，實現(xiàn)化石資源（也包括生物質(zhì)和水等清潔、可再生資源）在較溫和的條件下有效分解和轉(zhuǎn)化，獲得氫和合成氣。太陽能高溫熱化學過程如圖1所示，一般包括兩個過程[11-13]：①光轉(zhuǎn)化為熱能，即采用塔式或碟式聚光器聚集太陽光，利用高溫集熱器（也稱為吸熱器或接收器）吸收太陽光并轉(zhuǎn)化為高溫熱能；②熱能轉(zhuǎn)化為化學能，即高溫下金屬氧化物（如ZnO）在化石資源（如煤）存在的條件下吸熱分解，產(chǎn)生Zn（可用于固體氧化物燃料電池）和 CO，實現(xiàn)太陽能和化石燃料向清潔資源（Zn和CO）轉(zhuǎn)換（圖1中實線所示），獲得的Zn在水解反應(yīng)器中奪取水中的氧生成ZnO（循環(huán)返回熱化學反應(yīng)器），釋放出氫氣，則實現(xiàn)了太陽能高溫熱化學循環(huán)分解水制氫過程（如圖1虛線所示）。

圖1 太陽能高溫熱化學轉(zhuǎn)化過程示意圖

美國 Chueh等[14]2010年在《Science》上發(fā)表文章，利用二氧化鈰作為氧化物媒介，通過太陽能將H2O和CO2轉(zhuǎn)化為CO和H2。盡管轉(zhuǎn)化率僅為0.7%～0.8%，但是證實了該過程的可行性。

目前，采用間接循環(huán)的體系[12]主要有ZnO/Zn、Ce2O3/CeO2、TiO2/TiOx、Fe3O4/FeO和Sn/SnO2等。為了降低金屬-氧化物對溫度和反應(yīng)器材質(zhì)的要求，開發(fā)出利用碳基原料（焦炭和天然氣）進行金屬氧化物還原的準循環(huán)制氫技術(shù)[10，15]，可將金屬氧化物熱解溫度進一步降至 1100K，比直接熱解降低近50%，使制氫效率大為提高。

現(xiàn)有文獻對反應(yīng)體系和循環(huán)過程進行過總結(jié)和評述，但未見有關(guān)高溫反應(yīng)器的綜述。

2 太陽能高溫熱化學反應(yīng)器特性及來源

太陽能高溫集熱器[16]分為直接照射式和間接照射式集熱器，前者是將太陽光聚集后直接輻照在載熱工質(zhì)的換熱管上，而后者則是通過某種中間媒介將太陽能傳遞到換熱管上。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，集熱器可分為圓柱型、復(fù)合容積型和空腔型3種形式。

圓柱型高溫集熱器[17]為直接照射式，采用排管束圍成圓筒，太陽輻射投射到圓筒外的受光面進行換熱，采用熔融鹽作為換熱介質(zhì)。該類集熱器可以有效地接收鏡場邊緣定日鏡反射的太陽輻射，適用于大型塔式太陽能熱電站，并成功進行了商業(yè)示范。但是，其受光表面暴露在空氣中、熔鹽介質(zhì)的腐蝕性等，對集熱器材質(zhì)要求苛刻，導(dǎo)致集熱溫度和效率均較低，故一般不作為高溫反應(yīng)器。

空腔型高溫集熱器[18-19]利用空腔黑體效應(yīng)、高溫選擇性吸收涂層和多孔體吸收等技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、熱損失小、熱慣性低以及熱傳輸能力快的優(yōu)點，因此，大多數(shù)太陽能高溫熱化學反應(yīng)器來源于此類集熱器。

復(fù)合容積型高溫集熱器[20]兼有直接和間接照射式，改進自空腔型結(jié)構(gòu)，其中心為容積式集熱器，外圍包覆一層排管。工作時，太陽光分別投射在外圍排管和中心容積式集熱器上；排管內(nèi)的水（低溫段）和容積式集熱器內(nèi)的空氣（高溫段）通過熱交換器組成互相耦合的兩個獨立循環(huán)回路。該系統(tǒng)將低溫集熱與高溫集熱分開，提高了電站的熱力循環(huán)效率。但是，這類集熱器不夠成熟，即便在塔式系統(tǒng)中應(yīng)用也不多，因此，同樣較少用作高溫反應(yīng)器。

太陽能高溫熱化學反應(yīng)器一般為前置一個二次聚光裝置（一般是 CPC，compound parabolic concentrator）的空腔型集熱器，結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。反應(yīng)物通過載氣或螺旋進料裝置沿軸向連續(xù)進料，均布在反應(yīng)腔體里；經(jīng)CPC二次聚光后的光束透過石英窗照射在反應(yīng)腔里的反應(yīng)物上；反應(yīng)物吸熱發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物由載氣帶出反應(yīng)器。

參考高溫集熱器，可將反應(yīng)器劃分為直接照射式反應(yīng)器和間接照射式反應(yīng)器。

3 太陽能高溫熱化學反應(yīng)器的研究進展

3.1 直接照射式

圖2 太陽能高溫熱化學反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖

瑞士保羅謝勒研究所在高溫集熱器方面開展了大量的工作[21]。該所Steinfeld教授團隊[22-23]將其移植用于高溫熱化學反應(yīng)，進行了開拓性的研究。最早開發(fā)的是 5kW“渦流”式“SynMet”直接照射式反應(yīng)器，用于CH4-ZnO制Zn和合成氣，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。ZnO顆粒與CH4-Ar混合氣進入反應(yīng)器后沿腔內(nèi)壁面的凹槽旋進，同時被入射光加熱并進行反應(yīng)，產(chǎn)物從出口離開反應(yīng)器?？刂平邮盏妮椛鋸姸鹊陀?2000kW/m2（防止反應(yīng)器過熱），腔內(nèi)溫度為1000～1600K：ZnO的單程轉(zhuǎn)化率為 90%；超過1350K時，ZnO完全轉(zhuǎn)化，CH4的轉(zhuǎn)化率為96%，系統(tǒng)熱效率為15%～22%，效率能達到7.7%。試驗中發(fā)現(xiàn)必須采用輔助氣體來防止 Zn蒸汽冷凝擴散至石英窗，但這樣會導(dǎo)致反應(yīng)器能效降低?？ㄋ?Ozalp等[24]利用計算流體力學（computational fluid dynamics，CFD）軟件模擬分析，表明有旋結(jié)構(gòu)可改善反應(yīng)介質(zhì)的流動和傳熱行為，同時發(fā)現(xiàn)輻射傳熱為反應(yīng)器內(nèi)傳熱的主要形式。

Steinfeld團隊的 Haueter等[25]1999年研制了10kW“旋轉(zhuǎn)腔體”式反應(yīng)器“ROCA”，最高太陽輻射強度達到4000kW/m2，主體是因康鎳合金（Inconel Steel），進料系統(tǒng)采用螺旋進料器，ZnO既作為反應(yīng)物又起到一定保護殼體的作用；產(chǎn)物出口設(shè)有冷卻裝置防止 Zn的再次氧化。反應(yīng)物的旋轉(zhuǎn)流動促進了反應(yīng)器內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)，降低了其熱慣性，并提高了抵抗溫度劇增的能力，能使ZnO表面溫度在2s內(nèi)達到2000K。2006年，Müller等[26]在Haueter的基礎(chǔ)上將螺旋進料器改進為可伸縮式，命名為“ZIRRUS”，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。螺旋進料器能將反應(yīng)物均布在反應(yīng)器壁面上，并可刮掉進料口壁面上冷凝的Zn和ZnO；腔體內(nèi)壁對氣體不可滲透，增強了絕熱效果；吹掃氣體經(jīng)過預(yù)熱（高于鋅的凝固點，防止鋅冷凝）后再進入反應(yīng)器，2000K下太陽能-化學能轉(zhuǎn)化效率達到14.8%。

圖3 制取Zn和合成氣的“SynMet”太陽能反應(yīng)器

圖4 “ZIRRUS”太陽能反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖

2008年Steinfeld團隊Schunk等[27-28]研制了采用多層圓柱腔體結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器，利用進料器的離心力將ZnO粉末均布在反應(yīng)腔里；產(chǎn)物氣經(jīng)載氣帶至進料器和圓柱腔體壁面間的環(huán)形間隙進行驟冷（水冷）。主體的腔體直徑為0.16m，由內(nèi)而外由燒結(jié)氧化鋅瓷磚、多孔 80%A l2O3-20%SiO2絕熱層和陶瓷基絕熱材料等組成。多層結(jié)構(gòu)保證了反應(yīng)器的機械、化學和熱穩(wěn)定性以及氣密性。測試時太陽輻射強度最高達5880kW/m2，溫度達到1834～2109K，鋅的產(chǎn)率為90%；理論推算太陽能-化學能轉(zhuǎn)化效率為16.9%。

瑞士Furler等[29]利用填充多孔的二氧化鈰腔式反應(yīng)器對Chueh等[14]的工作進行了進一步的研究。熱動力學分析表明，通過改變二氧化鈰材料性能和微孔結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn) 16%～19%的太陽能-化學能轉(zhuǎn)化率。

圖5 “TTR”太陽能反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡圖

日本 Kaneko等[30-31]開發(fā)了一種新型直接照射旋轉(zhuǎn)式“TTR反應(yīng)器”（Tokyo tech rotary-type solar reactor），用于太陽能兩步水解制氫，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。反應(yīng)體系采用負載 CeO2和 Ni，M n-Fe（Ni0.5Mn0.5Fe2O4）的耐熱活性陶瓷，太陽輻射直接被其吸收，O2釋放反應(yīng)和H2生成反應(yīng)的最佳溫度分別為 1473K和 1173K；通過反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)，切換熱分解和水解過程，實現(xiàn)連續(xù)制氫。2011年在塔式聚光器上進行O2釋放反應(yīng)單元的測試，并進行了模擬：發(fā)現(xiàn)O2釋放量比預(yù)測值小，但所建模型可為反應(yīng)器的放大提供參考。

總地來說，直接照射式反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單和熱效率高等優(yōu)點，因此，對其研究較集中。反應(yīng)器實測光化學轉(zhuǎn)化效率為 14.8%，理論預(yù)測值達到19%，具有工業(yè)應(yīng)用前景。但直接照射式反應(yīng)器也存在明顯的缺點，在云層遮擋、反應(yīng)器啟停或聚光非均勻條件下，除了腔式集熱器固有的流動不均勻、局部過熱和失效問題外[5，16]，反應(yīng)腔和吸熱腔一體化，要直接承受非均勻高熱流密度的太陽輻射熱沖擊，腔體抗熱震性要求高；使反應(yīng)器內(nèi)表面產(chǎn)生熱點，熱點處易導(dǎo)致反應(yīng)物或催化劑燒結(jié)，影響反應(yīng)進程。采用的螺旋進料器雖可將反應(yīng)物均布在反應(yīng)腔內(nèi)并增強傳熱傳質(zhì)，但增加了工程維保困難。此外，石英窗易污染，不利于反應(yīng)器放大。

3.2 間接照射式

為了克服直接照射式反應(yīng)器的反應(yīng)物燒結(jié)問題，Steinfeld團隊又開發(fā)了一種 5kW 間接照射“ZnO+C”兩腔式反應(yīng)器[32-33]，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。內(nèi)腔體為石墨吸熱腔，既能防止反應(yīng)腔里的顆粒和可凝性氣體在石英窗和CPC上沉積，又可作為熱減震器，緩沖反應(yīng)腔體受到的直接熱沖擊。外腔體為反應(yīng)腔，反應(yīng)物吸收內(nèi)腔體的熱輻射而發(fā)生反應(yīng)。當入射熱流密度達到1300kW/m2，反應(yīng)腔體的溫度為1500K左右，太陽能-化學能轉(zhuǎn)化效率約為15%。但是，反應(yīng)器腔內(nèi)溫差較大，反應(yīng)僅發(fā)生在填充床的最高層。

圖6 5kW間接照射兩腔式太陽能反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡圖

法國Rodat等[34-36]研制了一種10kW多管腔式太陽能反應(yīng)器，用于CH4裂解制取H2和C，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。主要由立方型石墨腔體集熱器（邊長0.20m）和4個垂直插在石墨腔體里的反應(yīng)管組成。在太陽輻射強度為 2～4MW/m2，反應(yīng)溫度為1823～2073K，CH4摩爾分數(shù)達到 20%時，CH4可全部轉(zhuǎn)化，太陽能-熱化學轉(zhuǎn)化效率為 6.4%。在1770K時CH4的轉(zhuǎn)化率最高達98%，H2的產(chǎn)率為90%；主要副產(chǎn)物為乙炔。模擬發(fā)現(xiàn)石墨腔內(nèi)溫度分布較均勻。

圖7 小試規(guī)模的多管腔體式反應(yīng)器

總之，間接照射式反應(yīng)器的吸熱腔和反應(yīng)腔兩者分離，可有效緩沖非均勻熱流，并能均勻輻射給反應(yīng)腔，避免反應(yīng)物燒結(jié)，同時保護石英窗免受反應(yīng)腔里可凝性氣體的污染（或避免使用石英窗）。但是，這類反應(yīng)器仍然難以避免非均勻輻射對吸熱腔的破壞，同時，多次換熱對最高操作溫度和熱效率產(chǎn)生了限制。通常，反應(yīng)器的吸熱腔壁面和反應(yīng)物間需要中間介質(zhì)來強化傳熱，常見的介質(zhì)為氣體，但其導(dǎo)熱性能不強，導(dǎo)致反應(yīng)腔內(nèi)部較大的溫度梯度降低了反應(yīng)效率。因此，有必要進一步開發(fā)強化反應(yīng)腔內(nèi)熱質(zhì)傳遞的高效反應(yīng)器。

4 太陽能高溫熱管反應(yīng)器

熱管[37]是一種高效傳熱元件，它通過工質(zhì)的蒸發(fā)與冷凝相變過程來傳遞熱量，具有極高的導(dǎo)熱性能和優(yōu)良的等溫性。

近年來，研究者將熱管概念用于太陽能中高溫集熱發(fā)電過程（槽式、塔式或碟式熱發(fā)電）[38-40]。以色列[38]開發(fā)研制的“壓腔體式”集熱器“DIAPR”（directly irradiated annular pressurized receiver），集熱器部分為熱管蒸發(fā)段，通過相變傳熱將吸收的熱量傳輸給熱機，輻射強度可達10MW/m2，工作溫度為1580K，集熱器熱效率達到70%～90%。Adkins等[39]進一步研制了半球形熱管集熱器，集熱器壁由絕緣陶瓷構(gòu)成，兩層4μm的纖維組成吸液芯，集熱器效率提高到93%。但是，鈉液池中充液量較多，蒸發(fā)不均勻，仍然會導(dǎo)致局部“熱點”。因此，增加翅片、吸液芯或?qū)吻患療崞鞣指顬槎鄦卧?，是提高熱管集熱器性能的主要途徑。張紅等[40]開發(fā)了由多根熱管圍成的組合式太陽能高溫集熱器，提高了集熱器的可靠性。

“熱板”（也稱為平板熱管）[41-42]結(jié)合熱管原理和板式換熱器優(yōu)點，將換熱區(qū)域由“點”拓展至“面”，有利于縮小換熱區(qū)域的溫度梯度，降低熱阻，大大提高傳熱效率。凌祥等[43]發(fā)明了一種塔式太陽能復(fù)合型板翅熱板式集熱器，由外層均溫熱板與內(nèi)層板翅式熔融鹽通道組成，提高了集熱效率和穩(wěn)定性。本文作者課題組[44]將熱板和熱管相變傳熱以及均溫性的特性集成到太陽能熱化學反應(yīng)器中，開發(fā)一種吸熱側(cè)是高溫熱板集熱器、反應(yīng)側(cè)是異型熱管式反應(yīng)器，集吸熱、傳熱和反應(yīng)功能于一體的太陽能高溫熱化學耦合相變反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)如圖8所示。初步研究表明，該反應(yīng)器大大降低了反應(yīng)器吸熱側(cè)溫度梯度，可有效緩解極強非均勻輻射引起的局部過熱，并縮短了集熱和反應(yīng)之間的熱量傳遞路徑，改善了反應(yīng)側(cè)溫度梯度，提高了反應(yīng)效率。

熱管（板）型集熱器在均溫性和高效傳熱方面較有優(yōu)勢，但作為高溫反應(yīng)器的研究尚不多見，特別是對于特定的反應(yīng)體系，非均勻極強輻射條件下耦合多相流熱質(zhì)傳遞的反應(yīng)機理，熱管反應(yīng)器工質(zhì)、材質(zhì)及與反應(yīng)體系材料的相容性、材料在高溫下的許用應(yīng)力、蠕變和氧化問題，都亟待深入探討。

5 示范工程和商業(yè)應(yīng)用

總地來說，太陽能高溫熱化學轉(zhuǎn)化過程已成為國際前瞻性研究熱點，在概念設(shè)計和可行性研究的基礎(chǔ)上，進行了一定范圍的中等規(guī)模試驗，并取得了階段性成果。

圖8 太陽能熱化學耦合相變反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖

Steinfeld團隊[45-47]在5kW間接照射兩腔式反應(yīng)器的基礎(chǔ)上研制出300kW太陽能碳熱還原ZnO制取高純Zn和合成氣的中試系統(tǒng)，如圖9所示。當輸入太陽能為200kW時，反應(yīng)溫度接近1473K，Zn的產(chǎn)量為50kg/h（純度為95%）。經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)，當太陽以150kW的入射功率照射2h后，最高溫度點出現(xiàn)在石墨隔離墻的中心，為1588K；ZnO填充床最高層的中心溫度為1453K，同高度邊緣處溫度降低90K，填充床底部溫度降至403K?？梢?，反應(yīng)區(qū)域的溫度梯度很大，不利于轉(zhuǎn)化反應(yīng)進行。

圖9 300kW太陽能碳熱還原反應(yīng)制鋅中試系統(tǒng)

此類反應(yīng)器還用于將低品位化石燃料和碳質(zhì)廢棄物提級為合成氣[48]。在 150kW 下已成功處理 6種不同的碳質(zhì)原料如工業(yè)污泥、絨毛、輪胎碎片、干污水渣、劣質(zhì)煤和甘蔗渣，相對原料，所生成合成氣的熱值升高達1.3倍。

法國Rodat等[49-50]將前期的多管腔式太陽能反應(yīng)器進行放大至中試規(guī)模的太陽能集熱器。石墨腔體內(nèi)置7根石墨反應(yīng)管。在1MW的太陽爐上進行測試，CH4進料量為0.9kg/h（摩爾分數(shù)為50%，其余為Ar），在1800K溫度下，H2產(chǎn)量為0.2kg/h（產(chǎn)率為88%），C為0.03kg/h（產(chǎn)率為49%）和乙炔0.34kg/h，最高的太陽能-化學能轉(zhuǎn)化效率為13.5%。實驗還發(fā)現(xiàn)，當溫度高于1823K時CH4可完全轉(zhuǎn)化，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)物的停留時間可控制副反應(yīng)的發(fā)生。通過熱分析，發(fā)現(xiàn)主要的熱損位于水冷部件（熱損占66%）和石英窗口，優(yōu)化后石墨腔體可達到77%的理想黑體吸收效率。

直接照射式反應(yīng)器未見中試報道，其面臨的反應(yīng)物燒結(jié)問題在短期內(nèi)難以得到有效解決，發(fā)展前景不明朗。間接照射式反應(yīng)器相對直接照射式反應(yīng)器效率偏低，但因操作彈性大，易于實現(xiàn)，因此優(yōu)先進行了工業(yè)示范。但由于反應(yīng)器內(nèi)部溫度梯度較大，現(xiàn)階段尚不具備進一步商業(yè)化應(yīng)用的條件?？傮w來說，由腔式集熱器移植改造的高溫反應(yīng)器，為取得實質(zhì)性應(yīng)用，尚須有效解決流動不均勻、局部過熱和失效問題。

6 總結(jié)及展望

太陽能高溫熱化學制氫（合成氣）過程的關(guān)鍵之一是高溫熱化學反應(yīng)器?，F(xiàn)有大多數(shù)高溫反應(yīng)器由塔式或碟式熱發(fā)電的腔式集熱器移用或改造而來，難以有效滿足高溫熱化學反應(yīng)的要求。

直接照射式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，效率高，光-化學轉(zhuǎn)換效率達到19%；但直接承受非均勻高熱流密度的太陽輻射熱沖擊，腔體抗熱震性要求高；反應(yīng)器內(nèi)易產(chǎn)生“熱點”，導(dǎo)致反應(yīng)物或催化劑燒結(jié)，影響反應(yīng)進程，且采用的旋轉(zhuǎn)部件和透明石英窗需要解決工程放大的難題，故這類反應(yīng)器僅停留在小試規(guī)模。

間接照射式反應(yīng)器操作彈性大，易于實現(xiàn)，優(yōu)先進行了工業(yè)示范。但除了吸熱側(cè)易局部過熱外，吸熱腔體、反應(yīng)物和中間傳熱介質(zhì)間的間接傳熱引起反應(yīng)器內(nèi)部溫度梯度較大，系統(tǒng)效率偏低。

熱管（板）具有極強的傳熱能力和良好的均溫性，將其和間接照射式反應(yīng)器集成，開發(fā)高溫熱管（板）反應(yīng)器，匹配特定的反應(yīng)體系，解決熱管反應(yīng)器工質(zhì)、材質(zhì)及與反應(yīng)體系的相容性，揭示非均勻極強輻射條件下耦合多相流熱質(zhì)傳遞的反應(yīng)機理，實現(xiàn)高效太陽能高溫熱化學轉(zhuǎn)化過程，預(yù)計將會成為主導(dǎo)發(fā)展方向。

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