一种太阳能热化学反应联合发电系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能热化学领域，具体是一种太阳能热化学反应联合发电系统。

背景技术：

人类面临的能源环境问题日益严峻，迫切需要一种清洁能源逐步替代现有大规模利用的化石能源。太阳能因其总量巨大，分布广泛的特点而引起了人们的广泛关注和研究。但太阳能利用技术经过多年的发展，仍面临效率低、成本高、储能困难与供能不稳定等问题，导致其发展受到严重制约。

当前，传统化石燃料仍然是全球能源利用的主体，其使用量占据全球利用量的80％；而全球的能源消耗量正在以每年2％的速度增长，预计到2035年能源消耗量将翻一番，到2055年能源消耗量将翻两番。以当前的能源消耗速率，化石燃料估计能持续使用400年。化石燃料的燃烧产物是温室效应以及环境污染的源头，化石燃料贡献了56.6％的温室气体排放，而且化石燃料的燃烧产物如氮化物、硫化物及颗粒物如pm2.5等严重影响着人们的健康。此外，化石燃料的分布不均衡容易引起部分国家和地区战争冲突。因此，迫切需要发展一种可以取代化石燃料且环境友好的可再生新能源。

面对资源短缺、环境污染的严峻形势，我国政府也在努力调整经济增长方式，逐渐从粗放型的经济增长方式向可持续发展型的经济增长方式转变。可持续发展的清洁能源成为人们关注的焦点。我国早在“十二五”期间就提出了要增大新能源在能源结构中的比重。经过几年的不断努力，我国太阳能的发电量每年增长达20％，风能发电量增长率达到26％。由此可见，新型清洁能源得到了很好的发展，由环境友好的新能源替代传统的化石燃料是必然趋势。

人类所赖以生存的地球的能量的很大一部分来自于太阳能。研究表明，太阳能在本世纪将进入一个快速发展阶段，预计在2050年左右达到30％的比例，仅次于核能居于第二位，本世纪末将取代核能位居第一位。目前，太阳能技术包括光伏系统发电、太阳能聚光系统发电以及各种各样的太阳能储热装置。太阳能具有很多的优点，是一种值得研究与开发的新型清洁能源。太阳能的储量是很丰富的，相对于人类生存的年限来说，太阳能可以说是取之不尽用之不竭。每年，太阳能源源不断地从太阳传输到地球上。在地球上不同地区之间会有太阳能分布的差异，但相对于其他可再生能源来说，太阳能在全球的分布还是比较均衡的。太阳能跟其他清洁能源一样是环境友好型能源，对环境不产生任何污染。尽管太阳能有以上优点，但其在开采及使用方面还面临许多问题。目前仅有0.1％的地球陆地表面被太阳能收集器覆盖，收集效率大约在20％。太阳能能流密度较小，不连续及分布不均衡是阻碍太阳能有效收集的三个方面。因此，为了克服这三个方面，必须发展太阳能载体来增强能量密度、储存性及传输性。

氢作为一种清洁燃料克服了化石燃料在使用过程中排放污染物造成环境污染的问题。同时，氢能也被认为是另一种能量载体来推动飞机、汽车及任何固定的使用燃料电池的能量系统。因此氢能是一种较理想的能量载体来储存能量以供各个领域的应用。但单体氢在地球上几乎不存在，作为一种二次能源，必须通过消耗其它能源来制取。目前制取氢气的方式多种多样，如分解化石燃料、水汽重整化石燃料、煤气化制氢、水电解制氢以及太阳能热化学制氢。由于直接电解水制氢的反应温度较高以及反应所产生的氢气及氧气不易分离等问题，直接由电解水制取氢气在近期内是不理想的。当前大部分的氢气生产借助于化石燃料来实现，而面对生产工艺复杂及化石燃料日渐减少的的现状，利用化石燃料制取氢气受限。近年来随着聚光技术以及制造工艺水平的大幅提高，太阳能热化学制氢法逐渐步入了人们的视野，并且受到了大量的研究。太阳能热化学制氢是将聚集后的太阳能作为热源来驱动热化学反应对太阳能进行高密度储存的储能方式，实现太阳能向化学能的转换。利用高位的太阳能直接分解水或co2并生成h2和co是太阳能热化学的长远发展方向，燃料的生产不再依赖于化石能源，且燃料单位热值的碳排放显著下降，且制氢效率高、成本较低等特点。

sofc的燃料适用性广、运行温度高、发电效率高、清洁无污染，可以利用各种合成气为燃料进行高效发电，电堆的燃料适应范围广、运行温度高、和太阳能化学生制氢的工艺过程中的各种显热结合利用具备很大的潜力，提高系统的综合利用效率，减少损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种太阳能热化学反应器及联合发电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

目前太阳能热化学转换效率较低，主要是传统的高温太阳能热化学在两个不同的温度之间循环，反应器降温过程中能量大量耗散至环境中，而固相热回收难度较大，本专利设计反应器分解水制氢的氧化和还原反应采用小温差循环方法，同时反应器保证氧化铈载体区域温度分布均匀提高原料转化率，从而将较难的固相热回收转化成气相热，为高品位太阳能的梯级利用打下基础；

热化学反应器内部真空设计及多层热绝缘设计确保反应器壁面热损失，采用光学追踪设计了抛物面聚光器及容器外形减少了太阳能二次辐射损失，微米级氧化铈拱型区域增加了反应表面积，保证了氧化反应的快速进行，并能快速切换至还原反应，减少反应器氧化反应后降温过程造成的能量损失；

虽然太阳能化学系可以将h2o分解，但为提高热回收效率，在等温氧化产生h2和h2o的混合气体中通入ch4气体重整，重整反应吸热为系统降温，同时等温还原产生的氧气对ch4部分氧化制备成合成气co和h2，成为甲醇合成的原料；

重整及部分氧化后的合成气进入余热锅炉回收显热；重整制备的h2进入固体氧化物燃料电池电堆阳极，等温还原产生的氧气经高温换热器回收显热后进入电堆阴极，为燃料电池的反应提拱了富氧环境，电堆阳极尾气中含有未完全反应的可燃气体，进入燃气轮机燃烧室提高燃气透平的进口温度，燃气轮机排烟进入余热锅炉，加热给水产生高温高压蒸汽进入蒸汽透平，整个过程温度对口梯级利用可提高整个系统热效率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种太阳能热化学反应联合发电系统，其特征在于，包括热化学反应器、高温换热器、sofc燃料电池、甲醇合成单元及余热回收涡轮发电系统，所述热化学反应器的输出端与高温换热器的相连，所述高温换热器还分别与sofc燃料电池、甲醇合成单元及余热回收涡轮发电系统相连，所述sofc燃料电池的阴极和阳极还与余热回收涡轮发电系统相连。

为了进一步提高一种太阳能热化学反应联合发电系统的使用效果：所述余热回收涡轮发电系统包括燃气轮机、余热锅炉、给水泵、凝汽器和蒸汽透平，所述余热锅炉分别与燃气轮机和给水泵相连，所述给水泵与凝汽器相连，凝汽器通过蒸汽透平与高温换热器相连。

为了进一步提高一种太阳能热化学反应联合发电系统的使用效果：所述甲醇合成单元包括甲醇合成反应器、气液分离器、合成气压缩机、气液分离器和精馏单元，甲醇合成反应器与高温换热器之间还设有气液分离器和合成气压缩机，所述甲醇合成反应器还通过气液分离器与精馏单元相连；所述气液分离器还与余热回收涡轮发电系统的燃气轮机相连。

一种太阳能热化学反应器，包括保护罩，其特征在于，所述保护罩内部设有保温板组，保温板组上端设有上层保温板，保温板组内部设有氧载体微孔氧化铈；所述保护罩为保温隔热且内部设有真空腔的双层结构；反应器上端的开口处上层保温板内侧设有复合抛物面聚光器。

为了进一步提高一种太阳能热化学反应器的使用效果：反应器内部设有的反应腔通过反应器上的抽真空接口与反应器外的高真空泵相连。

为了进一步提高一种太阳能热化学反应器的使用效果：所述保温板组是由内层保温板和外层保温板组成，内层保温板铺设在外层保温板上表面，所述内层保温板由高铝耐火砖制成，外层保温板由气凝胶板制成。

为了进一步提高一种太阳能热化学反应器的使用效果：所述外层保温板与上层保温板采用凹凸结构相互嵌入。

为了进一步提高一种太阳能热化学反应器的使用效果：所述内层保温板和外层保温板的横截面均为弧形。

为了进一步提高一种太阳能热化学反应器的使用效果：所述保护罩采用半球形结构设计，用于减少反应器使用时太阳光的二次热辐射。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本产品采用等温循环方法利用太阳能将天然气转化成合成甲醇的原料co和h2，并设计了太阳能热化学反应器，反应器采用绝热结构，并选择氧化铈为氧载体，等温循环方法降低了氧化步和还原步的温差，将较难的固相热回收转化成容易实现的气相热回收，高温段作水的分解反应用热，中高温段采用燃料重整用热，中温段显热作为朗肯循环和布莱顿循环的热端，低温段为甲醇合成用工艺热，各品段温度的能量对口梯级利用；

本产品通过太阳能热化学反应制备甲醇并利用sofc燃料电池系统调节碳氢比例，将热化学反应产生的co和h2比例调节至甲醇产量最高的状态，将太阳能光热通过热化学分解储存至甲醇，甲醇合成及sofc电堆反应过程中未完全反应的气体利用燃气涡轮二次燃烧产生电能对外输出，燃料电池系统、甲醇合成系统和尾气动力系统的结合，既满足了合成反应苛刻的原料比例，同时对各阶段温差能量逐级释放，采用不同换热手段梯级利用，“燃烧前热化学反应”和“燃烧后热力循环”相结合实现各温度段的能量的高效转化；使太阳热化学能、热能互补，sofc发电、燃气轮机、蒸汽轮机驱动发电及合成甲醇多渠道能量输出保持总能利用效率最为合理，弥补了传统光伏和光热发电效率低的缺陷；

本产品利用铜基材料作为甲醇合成的催化剂，通过控制反应温度，co和co2的比例、碳氢比例、反应温度等参数确保合成反应稳定，副产品少，维持催化剂活性的控制特点，可高效多产的合成甲醇；

本产品采用小温差的绝热型反应器，采用蒙特卡洛光强度分析方法结合流体传热传质、化学反应等综合场分析，确定了化学反应器，通过该反应器的实施，多次还原氧化分析步后得出该反应器的效率为8％，为h2o分解及中下游重整和甲醇合成提供了足够的高品热量。

附图说明

图1为本实用新型太阳能热化学反应联合发电系统的结构示意图。

图2为本实用新型太阳能热化学反应器的结构示意图。

图3为本实用新型sofc燃料电池的结构示意图。

图中：1-热化学反应器，2-高温换热器，3-高温换热器，4-蒸汽透平，5-凝汽器，6-给水泵，7-余热锅炉，8-气液分离器，9-合成气压缩机，10-甲醇合成反应器，11-气液分离器，12-精馏单元，13-sofc燃料电池，14-燃气轮机，15-石英玻璃，16-复合抛物面聚光器，17-杆连接，18-上层保温板，19-保护罩，20-微孔氧化铈，21-内层保温板，22-外层保温板，23-真空腔，24-底座，25-抽真空接口，26-阳极气道板，27-阳极，28-电解质，29-阴极，30-阴极气道板，31-氧化剂，32-燃料。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实施例中，为了提高太阳能热化学转换效率，特提供了一种太阳能热化学反应器及联合发电系统，具体如图1所示，一种太阳能热化学反应联合发电系统，其特征在于，包括热化学反应器1、高温换热器、sofc燃料电池13、甲醇合成单元及余热回收涡轮发电系统，所述热化学反应器1的输出端与高温换热器的相连，所述高温换热器还分别与sofc燃料电池13、甲醇合成单元及余热回收涡轮发电系统相连，所述sofc燃料电池13的阴极和阳极还与余热回收涡轮发电系统相连。

优化的，所述余热回收涡轮发电系统包括燃气轮机14、余热锅炉7、给水泵6、凝汽器5和蒸汽透平4，所述余热锅炉7分别与燃气轮机14和给水泵6相连，所述给水泵6与凝汽器5相连，凝汽器5通过蒸汽透平4与高温换热器相连。

优化的，所述甲醇合成反应器10与高温换热器之间还设有气液分离器11和合成气压缩机9；所述甲醇合成反应器10还通过气液分离器11与精馏单元12相连；所述气液分离器11还与余热回收涡轮发电系统的燃气轮机14相连。

为了进一步的提高太阳能热化学反应联合发电系统的发电效率，见图2：热化学反应器1，包括保护罩19，其特征在于，所述保护罩19内部设有保温板组，保温板组上端设有上层保温板18，保温板组内部设有氧载体微孔氧化铈20；所述保护罩19为保温隔热且内部设有真空腔23的双层结构；反应器上端的开口处上层保温板18内侧设有复合抛物面聚光器16。

微孔氧化铈20为氧载体，降低了氧化步和还原步的温差，将较难的固相热回收转化成容易实现的气相热回收

为了进一步的提高反应效果，反应器内部设有的反应腔通过反应器上的抽真空接口25与反应器外的高真空泵相连。

为了进一步的提高反应效果，所述保温板组是由内层保温板21和外层保温板22组成，内层保温板21铺设在外层保温板22上表面，所述内层保温板21由高铝耐火砖制成，外层保温板22由气凝胶板制成。

为了进一步的提高反应效果，所述外层保温板22与上层保温板18采用凹凸结构相互嵌入，保温效果好，提高太阳能热化学转换效率。

优化的，所述内层保温板21和外层保温板22的横截面均为弧形。

为了进一步的提高反应效果，所述保护罩19采用半球形结构设计，用于减少反应器使用时太阳光的二次热辐射。

为了进一步的固定反应器内部结构，复合抛物面聚光器16和上层保温板18采用杆连接17通过杆系支撑在保护罩19上；微孔氧化铈20和保温板组也采用杆连接17通过杆系支撑在保护罩19上。

为了进一步的固定反应器的位置，保护罩19安装在底座24上。

热化学反应器1是基于蒙特卡洛光强度的计算结果，氧载体结构为半球形氧载体，使得光线入射更加均匀，不易产生热点而造成局部温度过高影响氧载体的性能，同时半球形腔体的比体积表面积较小，这样可以在增大氧载体容量的情况下减小二次辐射损失。

热化学反应器1采用整体绝热保温，多种保温板组合保温，防止反应器外壁的能量损失，提高反应腔的温度。金属接触部分采用水膜覆盖，保证金属的耐热安全，反应器外壁采用双层不锈钢保护罩19设计，双层不锈钢结构之间腔室为真空腔室，可以减少导热情况造成大量的能量损失。同时保护罩19表面工艺处理减少反射率，降低辐射损失。

复合抛物面聚光器16表面型线基于减少二次辐射损失的收敛型设计，使整个反应腔体类似于一个黑体腔，有利于反应器内反应温度的提高；反应器的顶部是石英玻璃15，太阳光聚光后照射反应器的顶部，通过复合抛物面聚光器16cpc部分进行进一步聚光。最后在反应器的空腔内形成高温的反应环境，热化学反应器1见图2；

采用氧化铈(ceo2)作为氧载体进行热化学循环等温法制备合成气，ceo2是良好的催化剂载体和储氧材料，可提高氧扩散率并具有无相变的特点，减少淬火及相变过程的能量损失，金属和隔热层材料本身的热容会吸收大量的热量，如果进行大的温升温降，将会造成巨大的能量损失。同时为了满足氧载体的得氧失氧，反应预设温度为1500℃，反应压力为1pa的真空度；在分解h2o的过程中，由于氧化反应和还原反应是分别进行的，所以还原反应可获得纯氧，而氧化过程中产生h2和h2o混合物，随着反应温度的提高，h2的摩尔分数在混合物中所占比例提高；本反应器采用双尺度的氧化铈氧载体，靠近内侧表面为毫米级氧化铈载体，外表面为微米级氧化铈载体，采用毫米级的氧化铈结构改进光的入射，促进辐射换热，有利于还原反应的进行；而微米级的氧化铈结构可以增加比表面积，有利于氧化反应的进行，氧化反应时间减少，这样就可以更快的切换到还原反应过程，减少反应器在氧化反应后自然降温过程所造成的能量损失。

氧化反应过程为：

ceo2-δ+δh2o＝ceo2+δh2

还原反应过程为：

ceo2＝ceo2-δ+0.5δo2

氧化铈氧载体的制备：将氧化铈(粒径为微米级和毫米级，纯度为99.9％)和去离子水水以5：1混合，用dolapixce64反絮凝剂滚压实现混合和解絮。加热至85℃时加入聚乙烯醇粘合剂并不断搅拌溶解。放入增泡剂，采用不同孔隙(ppi)聚氨酯海绵做成型骨架，浸泡在氧化铈的泥浆中。24小时后在室温下干燥，然后浸泡获取第二层泥浆，重复此过程4次。然后在一个炉子中加热到1600℃，完成燃烧和有机聚氨酯的蒸发，并且烧结陶瓷基体。

为了降低加热固体氧载体所耗费的能量，等温热化学循环避免了不必要的温差带来的热损失，不采用固相热回收方式，将固相热回收变相转化成气体热回收，较易获得高效率的热能转换，由于太阳能等温热化学循环过程的还原反应和氧化反应没有温度差，固体氧载体和热化学反应器1及热冲击造成的热损失被最小化；在太阳能热化学循环氧化反应时立即通入h2o可以降低高温氧载体的温度，快速提高进入反应器的温度，可降低热化学循环氧化步和还原步的温差；氧化和还原交替进行，相对氧化反应，还原时耗时较多；

热化学循环还原过程：高温下将整个跨聚光比太阳能聚光集热器密闭，采用真空泵抽取真空至≤1pa，高温聚光太阳能从石英玻璃15上口入射光线，将微孔rpc氧化铈的内壁温度加热至≥1500℃，氧载体释放出氧气，调节并优化该过程的加热时间。开始时抽取co2和co的混合物，然后抽取氧气。在抽取氧气的过程中需要用氧气传感器来测试氧气的浓度；部分氧气对燃料ch4氧化产生co和h2，此过程为合成气制备过程，需要严格控制氧气的供给量；

热化学循环氧化过程：停止抽真空，关闭光源照射，此时太阳能聚光集热器里仍存在高温，从石英玻璃15下端入口均匀注入雾化水或水蒸气，这时候聚光集热器内压力回到1atm的气压，h2o和氧化铈接触后产生h2，实际是h2和h2o的混合物，高温条件下与通入的燃料ch4重整反应生成co和h2，该过程也是合成气制备过程之一。

尽管等温热化学循环同时分解co2和h2o能够获得合成气，但如果在等温热化学循环反应器下游加入化石燃料进行重整，可进一步提高合成气的产量，并更加合理的利用太阳能。与直接太阳能重整或相同的化石燃料直接燃烧相比，此方式能降低单位燃料热值碳排放量，主要是结合了零碳排放量的等温热化学循环过程。

利用化石燃料(ch4)吸热反应的优点，主要进行甲烷与水蒸汽的重整反应(srm)，二氧化碳与甲烷的干重整反应(cdr)，结合这些反应，太阳能热化学循环氧化反应后的气体混合物中的未反应气体以及它的高温显热被合理地利用，通过重整反应后的最终产物是h2，co，co2，h2o的混合气(包括残余的ch4)。

ch4+h2o＝co+3h2△h@25℃＝205.9kj/mol

ch4+co2＝2co+2h2△h@25℃＝247.0kj/mol

氧载体的物质的量和水蒸气的物质的量的比值需要满足实际过程中应用，太阳能等温热化学循环的还原温度大于或等于1500℃时候，通过调节入口流体h2o的流量可使其体积和氧化铈氧载体(80％孔隙率)的体积相差不大；

cdr和srm反应的焓变所需的热量来自于等温热化学循环的氧化反应器上游的废热。等温热化学循环分解水与甲烷重整后都可以降低单位热值碳排放量，等温热化学循环反应本身不需要碳，而甲烷热值通过太阳能加热的吸热反应(srm、cdr)焓变过程后得到了提升。随着等温热化学循环反应温度的提高，等温热化学氧化步后的混合气中的co比例和等温热化学循环热存储率同时得到提升。该混合气是甲醇合成的原料，通过重整降低了温室气体的排放，同时将太阳能转换成可存储的燃料化学能；

合成气由于氢比例较高，为了保证甲醇合成合理的碳氢比，通过燃料电池消耗部分氢气，确保甲醇合成单元的碳氢比例，sofc燃料电池13结构见图3(阳极气道板26，阳极27，电解质28，阴极29，阴极气道板30，氧化剂31，燃料32)，锅炉给水为合成气降温并通过高温换热器2和透氢膜将h2送入sofc电堆阳极，进入电堆的温度为700～800℃，同时为了提高阳极侧利用效率，将阳极排气引入至前端再循环；另一路高温氧气经过高温换热器3后在温度为700-800℃时进入燃料电池阴极，高纯度氧气提高了sofc的燃料转化率，燃料电池阴阳极高温尾气分别进入燃气涡轮燃烧室，高温烟气与其他回路的烟气混合驱动燃气涡轮旋转对外发电；

sofc电堆启动阶段加热采用预热后的氮气，其温度为700-800℃，预热后的氮气通入sofc的阳极对电堆预热升温，确保升温速率为1℃/min，确保燃料电池的阴阳极温度平衡；

甲醇的合成是在低温条件下(200-250℃)的条件下，利用铜基材料为催化剂；将合成气体制成甲醇，同时会产生一些烃、脂、醚、酮类产品，生产过程中要合理控制合成温度，避免造成羰基铁在催化剂上的聚集导致催化剂失活；其次如果碳氢比例过低会导致产生大量的副产品，并伴随积碳的可能性，碳氢比过高会导致氢气累积，会增加前端的生产h2的热耗；反应过程中co和co2的反应同时进行，但co的反应速率比co2要高出很多，并且变换和逆变换不会很快平衡，即使达到平衡而很容易被破坏掉，因此在反应过程中会积累大量的co2，因此在原料中通常co的含量远高于co2；控制co2的含量可提高甲醇生产率，并避免co和h2的反应过于剧烈导致反应床温度的变化；在氧化铜被被还原之后，催化剂会在活性中心存在，活性中心一般为一价铜离子和zno形成固溶体，利用co2等弱氧化剂保证一价铜稳定存在，如果反应当中只有co，则一价铜就会迅速向零价铜转变，造成催化剂的活性明显下降，使得反应无法顺利进行。但是，如果反应过程中引入过多的co2，就会导致h2吸附在zno上，并且很容易出现热水烧结的现象。塔内的水分压力会越来越高，铜晶体也越来越大，活性也会明显降低。并且随着co2含量的提高，粗甲醇当中的甲醇含量也会明显见降低，精馏是需要消耗更多的蒸汽。因此，实际反应当中必须要有一定量的co2，但是也必须要对含量进行有效的控制，才能够保证co2反应的正常进行。

惰性气体在合成的过程中并不会参与到反应当中，但会影响到反应的速率。在惰性气体含量升高时，反应速率会明显降低，为此都需要更高的单位产量能耗。但如果过度调低惰性气体的含量，就会导致放空量增加，损失更多的有效气体。因此，惰性气体含量控制的高低，需要进行动态调整。在催化剂使用的初期，由于催化剂具有较高的活性，所以可以加入较多的惰性气体，但是随着反应的进行，催化剂的活性也在降低，因此惰性气体的含量也需要降低。

甲醇合成反应为：

co+2h2＝ch3oh

co2+3h2＝ch3oh+h2o

此系统是基于太阳能热化学的能量梯级利用系统，温度沿着物流路线逐步降低，在太阳能热化学等温反应阶段为1500℃，甲烷重整时候温度约为800-1000℃，sofc与甲醇合成同步进行但又互相影响，通过sofc的耗氢量来调整合成甲醇的碳氢比，进入sofc的阳极气温度为700℃，甲醇合成单元的反应温度230-270℃，燃气轮机14承接sofc和甲醇合成未反应气体能量，燃烧并在涡轮做功冷却后进入余热锅炉7加热水蒸气；余热锅炉7给水吸收部分前端反应产生显热，产生蒸汽后驱动蒸汽透平4。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。