第29卷第12期太陽(yáng)能學(xué)報(bào)Vol 29. No. 122008年12月ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA文章編號(hào):02540096(200)12152806太陽(yáng)能熔融鹽熱化學(xué)循環(huán)制氫和合成氣反應(yīng)體系研究敖先權(quán)2,王華,魏永剛(1.昆明理工大學(xué)材料冶金工程學(xué)院昆明6003:2貴州大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院貴陽(yáng)5000摘要:提出了一種新型的太陽(yáng)能加熱熔融鹽化學(xué)循環(huán)反應(yīng)體系,整個(gè)過(guò)程分兩步:第一步,利用熔融堿金屬碳酸鹽吸收、儲(chǔ)備傳輸太陽(yáng)能在熔融鹽介質(zhì)中H與金屬氧化物MO,反應(yīng)生成相應(yīng)的金屬和合成氣;第二步,金屬分解水產(chǎn)生氫氣和相應(yīng)MO,從而MO,又循環(huán)到第一步再利用。根據(jù)最小吉布斯自由能原理采用化學(xué)熱力學(xué)計(jì)算軟件 HSC Chemistry51,對(duì)CH與幾種MO,氣固相反應(yīng)的△C進(jìn)行了計(jì)算和分析進(jìn)一步分析了在熔融堿金屬碳酸鹽(摩爾比為1:l的Na2CO和K2C)體系中溫度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物平衡組分的影響。結(jié)果表明理論上只有Zo和SnO適合該反應(yīng)體系,其反應(yīng)氣體產(chǎn)物中合成氣的量隨反應(yīng)溫度的增加而增加比較適宜的反應(yīng)溫度在1200K左右。計(jì)算結(jié)果表明100Mw的太陽(yáng)能能量系統(tǒng)至少可以提供每秒生產(chǎn)532kg液態(tài)金屬n所需能量,實(shí)現(xiàn)每秒將36×10k的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能;熔融鹽;氫;合成氣;熱化學(xué)循環(huán)中圖分類(lèi)號(hào):TK1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A引言不向環(huán)境排放有害氣體(如CO2、SO2及NO2等);③將金屬氧化物的還原和CH的部分氧化相結(jié)合,利氫能是人類(lèi)未來(lái)的理想能源,但目前利用非用氧化物中的晶格氧作氧源制合成氣,避免了傳統(tǒng)化石原料制備氫的方法成本都很高,規(guī)?；芾щy世界上約95%的氫氣是通過(guò)含碳化石燃料轉(zhuǎn)化制工藝中必須利用純氧的缺點(diǎn);④可利用反應(yīng)(1)的吸備2。近年來(lái)利用金屬氧化物分解或還原制備出金熱效應(yīng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能以便于能量的儲(chǔ)備、輸送和利用,而利用熔融鹽雙罐儲(chǔ)備太陽(yáng)能是大規(guī)屬單質(zhì)再用金屬分解水制備氫氣的兩步化學(xué)循環(huán)模儲(chǔ)備和利用太陽(yáng)能的有效途徑“。法引起了科學(xué)界的廣泛興趣。CH資源豐富,用本文提出了利用太陽(yáng)能作熱源在熔融鹽反應(yīng)介作還原劑還原金屬氧化物制備金屬無(wú)CO2排放,其質(zhì)中用CH作還原劑還原金屬氧化物同時(shí)制備金屬副產(chǎn)物合成氣是重要的化工中間產(chǎn)品,因而作為化單質(zhì)和合成氣的新工藝通過(guò)熱力學(xué)分析優(yōu)化選擇學(xué)循環(huán)制氫的還原劑具有很好的發(fā)展前景,其化學(xué)最佳的反應(yīng)體系。循環(huán)步驟如下:第一步M.O,+ycH→xM+y(C0+2H)(1)1太陽(yáng)能熔融鹽反應(yīng)體系的工藝流程第二步xM+yH2O→M,O,+yH(2)該系統(tǒng)主要由一個(gè)熔融鹽反應(yīng)器、一個(gè)金屬分其中,M代表金屬。離器、一個(gè)水分解反應(yīng)器、兩個(gè)熔融鹽儲(chǔ)罐及一套太第二步再生的金屬氧化物(M,O,)可返回第一陽(yáng)能熔融鹽加熱系統(tǒng)構(gòu)成,其工藝流程見(jiàn)圖步循環(huán)利用。該方法具有以下優(yōu)點(diǎn):①在不使用催M(jìn)O,從頂部加入與熔融鹽混合后噴入反應(yīng)器,CH化劑的條件下,同時(shí)可制得H2和H2/CO摩爾比為2/從底部鼓入與其接觸反應(yīng),反應(yīng)過(guò)后的產(chǎn)物合成氣1的合成氣該比例的合成氣最適宜甲醇的制備:②通過(guò)中國(guó)煤化工加工廠;金屬單收稿日期:2000724CNMHG基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(50574086:5014038);國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃(906005通訊作者:王華(1%5-),男,博士、教授,主要從事能源與環(huán)保新技術(shù)方面的研究12期敖先權(quán)等:太陽(yáng)能熔融鹽熱化學(xué)循環(huán)制氫和合成氣反應(yīng)體系研究質(zhì)被吸收富集在熔融鹽中并沉向底部把熔融鹽反到傳熱傳質(zhì)的作用等優(yōu)點(diǎn)0。應(yīng)器底部的反應(yīng)產(chǎn)物及熔融鹽導(dǎo)入金屬分離器進(jìn)行Matsunami等、jn等分別利用不同比例組合金屬和熔融鹽的分離分離后的金屬經(jīng)水分解反應(yīng)的熔融堿金屬碳酸鹽對(duì)煤和廢紙與CO2及水蒸汽氣器分解H2O產(chǎn)生H和相應(yīng)的MO,(反應(yīng)式(2),化作了研究。 Gokon等進(jìn)行了模擬太陽(yáng)能加熱,在MO,再循環(huán)到熔融鹽反應(yīng)器利用熔融碳酸鹽中對(duì)CH和CO2催化重整反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研除霧器雙曲面鏡究;王華等提出了在熔融碳酸鹽中利用氧載體∠倉(cāng)成氣進(jìn)行CH的無(wú)煙燃燒技術(shù);魏永剛等在熔融碳酸金屬氧化物鹽中進(jìn)行了利用CeO2晶格氧部分氧化CH制合成氣的實(shí)驗(yàn),在這些研究中熔融鹽也起到了反應(yīng)介質(zhì)熱熔融鹽儲(chǔ)罐‰檻鹽和儲(chǔ)熱的功能,所以熔融堿金屬碳酸鹽作為氣固反太陽(yáng)能熔融鹽加熱器應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì),同時(shí)充當(dāng)熱載體是非常有效的。1:1鹽始鹽日叛反的№aCO3和K2CO3混合熔融碳酸鹽對(duì)本體系是一射裝置個(gè)很好的選擇,其共晶混合物具有較低的熔點(diǎn)和粘甲烷冷熔融鹽儲(chǔ)罐度,在CH氣氛下不會(huì)產(chǎn)生有害氣體,所以其比硫酸〖金闊鹽、硝酸鹽、鹵化物等都具有優(yōu)勢(shì)。水分解反應(yīng)器3反應(yīng)體系選擇圖1金屬氧化物與甲烷在太陽(yáng)能加熱熔融鹽中反應(yīng)的工藝流程圖31金屬氧化物的選擇Fig. 1 The process flow chart of metallic oxide reaction wit選取一些相對(duì)較穩(wěn)定并能與H2O反應(yīng)生成H2methane using solar process heat in molten salt的金屬如Fe、an、Mg、Ca、A、T及Sm等,其相應(yīng)金屬將分離了金屬后的熔融鹽通過(guò)熔融鹽清理系統(tǒng)氧化物MO,與CHL的反應(yīng)式如下清理后導(dǎo)入第一個(gè)熔融鹽儲(chǔ)罐——冷熔融鹽儲(chǔ)罐儲(chǔ)Fe O4 +4CH,=3Fe +4C0+8H2存。當(dāng)陽(yáng)光充足時(shí),利用熔融鹽循環(huán)器把熔融鹽引ZnO+CHAn+Co+2H2入到加熱系統(tǒng)并通過(guò)日光反射、聚光裝置把太陽(yáng)光Mg0+Ch,=Mg +CO+ 2H2反射聚焦到太陽(yáng)能熔融鹽加熱器( Molten salt So-CaO+CH一Ca+2H2+COlar receiver)對(duì)熔融鹽進(jìn)行加熱,加熱后的熔融鹽再A2O3+3C=2Al+300+6H2(7)導(dǎo)入第二個(gè)熔融鹽儲(chǔ)罐—熱熔融鹽儲(chǔ)罐儲(chǔ)備供反TiO+2CH4Ti+ 2C0+ 4H2應(yīng)備用;這樣整個(gè)過(guò)程熔融鹽實(shí)際上在兩個(gè)儲(chǔ)罐之間循環(huán),從而起到儲(chǔ)熱、導(dǎo)熱及反應(yīng)介質(zhì)的功能。即SnO,+2CH,Sn+4H,+ 2C0使太陽(yáng)能因其它因素被中斷體系還可以利用其它圖2是反應(yīng)(3)-(9)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能△C°加熱方式進(jìn)行加熱,反應(yīng)所需能源供給不斷,從而使隨反應(yīng)溫度的變化關(guān)系,在12以下,△C<0的反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,達(dá)到規(guī)模生產(chǎn)的目的。有反應(yīng)(3)、(4)、(9),即只有Fe3O4、Dn0、SnO2可以被CH還原成相應(yīng)的金屬單質(zhì),其△G=0時(shí)的溫2熔融鹽體系的選擇度分別是921、1093和881K。因此CH分別與利用太陽(yáng)能加熱在熔融鹽反應(yīng)器中用CH還原Fe204、Zm0和SnO2氣固相反應(yīng)于12K以下在熱金屬氧化物同時(shí)制備金屬和合成氣的新工藝,熔融學(xué)上是可行的,反應(yīng)產(chǎn)物為合成氣和相應(yīng)金屬。鹽的選擇很關(guān)鍵。常見(jiàn)的熔融鹽是由堿金屬或堿土質(zhì)量比為1:1的Na2CO3和K2CO3共晶熔點(diǎn)約金屬與鹵化物、硅酸鹽碳酸鹽以及磷酸鹽組成。熔983K,中國(guó)煤化工熱力學(xué)溫度較接融堿金屬碳酸鹽具有化學(xué)穩(wěn)定及熱穩(wěn)定性能無(wú)毒、近,適CNMHG些反應(yīng)在熔融堿不易燃操作壓力低安全具有超越的儲(chǔ)熱和熱傳金屬硤鹽遼1,m以女考慮金屬氧化物輸能力;粘度較低、流動(dòng)性較好、可通過(guò)管道循環(huán)起是否與Na2CO3或K2CO3反應(yīng)這可通過(guò)熱力學(xué)平衡1530太陽(yáng)能學(xué)報(bào)29卷組分來(lái)分析K2CO3之間在溫度較高時(shí)有微弱反應(yīng),分別生成1600NaOH和KOH,但在有CO存在的情況下,MOH可通過(guò)與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)變成M2CO3圖3c是SnO2與CH在熔融鹽中的反應(yīng)平衡組成圖,從圖可看出,其反應(yīng)產(chǎn)物組成基本與圖3b相似,約在100K時(shí)SnO2就全部被還原成金屬Sn,只是在溫度低于1200K時(shí)H2O(g)和CO2的濃度較圖3b大,但在1200K同樣可得H2CO摩爾比為2的合成氣98圖2反應(yīng)(3)~(9)△C隨溫度的變化關(guān)系Fig. 2 The variations of AG with temperature forreactions(3)-(9)3 ACHAB32CH4與金屬氧化物在熔融鹽中的反應(yīng)平衡組分分析將反應(yīng)體系引入熔融碳酸鹽(Na2CO3、K2CO3)200400600800100012001400再通入CH氣體,構(gòu)成了氣固液組成的三相復(fù)雜溫度/K反應(yīng)系統(tǒng),其平衡組成受反應(yīng)溫度、壓力、物質(zhì)濃度及動(dòng)力學(xué)等因素的影響。根據(jù)最小吉布斯自由能原理,利用化學(xué)熱力學(xué)軟件“ HSC Chemistry5.1”計(jì)算在latm下,按反應(yīng)(3)、(4)、(9)的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量系數(shù)即Aa co, KCO,FeO4:CH=1:4、nO:CH=1:1、SnO2:CH=1:2再分別加上Na2CO3:K2CO2=1:1組成情況下的化學(xué)平HOg衡組成(見(jiàn)圖3)。從圖3a可以看出,在10K時(shí)氣相產(chǎn)物只有H2和CO,同時(shí)也有金屬Fe生成,但其Fe的組分是溫度Klkmol,2/3的Fe2O4與K2CO3在低于500k就生成了KOFe2O3,而且隨溫度升高至1500K其組成都未發(fā)生變化,N2CO3在約140K時(shí)也完全反應(yīng)生成了NaOH與金屬Na,這說(shuō)明Fe2O4與CH不適于在熔融堿金屬碳酸鹽介質(zhì)中反應(yīng)。圖3b是znO與CH4在熔融鹽中的反應(yīng)平衡組成圖,從圖可看出,ZnO與熔融鹽之間未發(fā)生任何反爾應(yīng),在約1250K時(shí)Z0與CH4之間基本反應(yīng)完全。整個(gè)體系在約120K時(shí)氣相產(chǎn)物是摩爾比接近2:1的合成氣(H2和CO)及Zn蒸氣,基本上沒(méi)有CO2和40060080010H20(g)生成然而隨著溫度的升高,CO2和H2O(g)中國(guó)煤化工平衡組成圖平衡組成逐漸增大,H2量隨之減小而CO量增大所CNMHGU平 muun cults of以H2CO會(huì)小于2/1這是由于cH與Na2CO3和MO,+CH+Na2CO+K20O時(shí)m12期敖先權(quán)等:太陽(yáng)能熔融鹽熱化學(xué)循環(huán)制氫和合成氣反應(yīng)體系研究1531上述分析說(shuō)明,通過(guò)CH與ZnO或SnO2在熔融532kg。也就是說(shuō),100MW的太陽(yáng)能能量系統(tǒng)可以滿鹽中反應(yīng),在約10K時(shí)都可產(chǎn)生H2C0摩爾比為足每秒生產(chǎn)5.32kg液態(tài)金屬zn所需能量。若利用2八1的合成氣,這個(gè)組成非常適合制備甲醇及Fich-熔融鹽來(lái)吸收、儲(chǔ)備、傳輸太陽(yáng)能,由于其具有優(yōu)越eTph(FT)合成并且反應(yīng)沒(méi)有碳化物、CO2及的熱容和熱傳輸能力該體系的熱利用率還會(huì)提高。其它不需要的物質(zhì)產(chǎn)生,這可以減少由傳統(tǒng)工藝帶在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,金屬Zm的生產(chǎn)速率還要取決于來(lái)的后續(xù)復(fù)雜處理過(guò)程,同時(shí)降低能耗。所以從熱反應(yīng)動(dòng)力學(xué)因素,如氣體流速、ZO顆粒比表面積、力學(xué)分析來(lái)看加nO或Smo2是比較適合于在熔融堿反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及操作條件等。金屬碳酸鹽介質(zhì)中化學(xué)循環(huán)制氫和合成氣的金屬氧該體系以熔融鹽吸收、儲(chǔ)備、傳輸太陽(yáng)能,以金化物屬zn和合成氣為能量載體,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將太陽(yáng)能利用CH與S02反應(yīng)制金屬錫和合成氣還未轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,金屬Zn可分解水產(chǎn)生;合成氣可見(jiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道其反應(yīng)過(guò)程是否按熱力學(xué)預(yù)測(cè)的方通過(guò)合成反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)燃料CHOH或其它化學(xué)向進(jìn)行以及動(dòng)力學(xué)影響因素等有待于進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)品,其反應(yīng)式可表示如下:證。利用CH4與Zn0反應(yīng)制金屬鋅和合成氣口以Zn+ H,0=Zn0 +H,(10)及利用金屬Zm分解水制氫已有較多報(bào)道,但由于CO+2H,= CH OH(11)本體系是在熔融鹽介質(zhì)中進(jìn)行的熔融鹽對(duì)CH與金屬和液體燃料更易于儲(chǔ)備及輸送到能源需求zno之間反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的影響及調(diào)控規(guī)律,反應(yīng)器的的地方利用。設(shè)計(jì)等方面是該體系應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)有待研究的關(guān)利用z0和CH在熔融鹽中反應(yīng)熔融堿金屬鍵內(nèi)容。碳酸鹽具有很好的熱容能力、儲(chǔ)熱量大、與非熔融鹽體系相比更多的ZnO可同時(shí)與CH4反應(yīng),達(dá)到規(guī)模4太陽(yáng)能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化分析生產(chǎn)的目的;同時(shí)熔融鹽可儲(chǔ)備反應(yīng)過(guò)剩的熱量,提上述分析表明,當(dāng)太陽(yáng)能作為反應(yīng)熱源時(shí),由于高反應(yīng)熱效率;再有在熔融鹽介質(zhì)流動(dòng)床中反應(yīng)溫反應(yīng)(4)、(9)是吸熱反應(yīng)利用(與0或Sn2度場(chǎng)均勻,熔融鹽導(dǎo)熱能力強(qiáng)可以避免熱點(diǎn)問(wèn)題的在熔融堿金屬碳酸鹽介質(zhì)中反應(yīng)可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)克服了傳統(tǒng)利用CH部分氧化制化學(xué)能。下面以CH與Zn0反應(yīng)為例分析太陽(yáng)能向合成氣必須使用純氧及催化劑的缺點(diǎn)。化學(xué)能的轉(zhuǎn)化。5結(jié)論反應(yīng)(4)中生成的z根據(jù)溫度不同可以是氣態(tài)或液態(tài),根據(jù)其ΔF°,△G°,TΔS°隨溫度的變化關(guān)1)太陽(yáng)能的儲(chǔ)備技術(shù)是大規(guī)模利用太陽(yáng)能的前系,如果生成液態(tài)的zn,在△C°=0時(shí)的熱力學(xué)溫提太陽(yáng)能加熱熔融鹽化學(xué)循環(huán)反應(yīng)體系是很有希度為105K根據(jù)反應(yīng)過(guò)程的總能量T△S隨溫度的望聯(lián)合太陽(yáng)能儲(chǔ)備及利用的一種新工藝。利用熔融變化,可得到在11K以上,如果只使反應(yīng)進(jìn)行而系鹽的高效儲(chǔ)放熱功能,將太陽(yáng)能利用于cH的轉(zhuǎn)化,統(tǒng)不做其它功生成每摩爾的液態(tài)Zn必須供給反應(yīng)結(jié)合金屬氧化物的還原使其轉(zhuǎn)化為易于輸送儲(chǔ)備的能量(△HP)約需440kJ。及利用的金屬和液體燃料,從而太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)300m×30m的太陽(yáng)輻射面積利用定日鏡反射能,實(shí)現(xiàn)該工藝的清潔、無(wú)污染生產(chǎn),并可提高反應(yīng)聚光可獲得約10MW的太陽(yáng)能能量。對(duì)于利用的穩(wěn)定性及增強(qiáng)熱效率;聚光太陽(yáng)能加熱的aH與ZnO封閉循環(huán)反應(yīng)體系,2)N2CO3與K2CO3可作為反應(yīng)體系的熔融鹽化學(xué)反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化效率為40%~65%取決于體體系,作為吸收、儲(chǔ)備、輸送太陽(yáng)能以及充當(dāng)反應(yīng)介系的熱傳輸和交換效率。工業(yè)生產(chǎn)中為了添加原料質(zhì)的媒體及導(dǎo)出產(chǎn)品,實(shí)際是開(kāi)放體系,其能量轉(zhuǎn)化效率為56%~50%,以能量轉(zhuǎn)化效率最低36%計(jì)算,溫度中國(guó)煤仁—體系合適的反應(yīng)C0為2/1的合成10w的太陽(yáng)能能量系統(tǒng)可轉(zhuǎn)化為36×10ks1氣,反CNMHGvPJ工的化學(xué)能,則每秒能產(chǎn)生的液態(tài)金屬zn約為4)I0OMW的太陽(yáng)能能量系統(tǒng)至少可以提供每秒1532太陽(yáng)能學(xué)報(bào)29卷生產(chǎn)532kg液態(tài)金屬Zm所需能量,實(shí)現(xiàn)每秒由太carbonate salts [J]. Energy.30(7):1192-1203陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為3.6×10k的化學(xué)能,具有潛在的經(jīng)濟(jì)[9] Nobuyuki Gokon, Yoshinori Oku, Hiroshi Kaneko,etl效益。Methane reforming with CO in molten salt using Fe0 catalyst[J. Solar Energy,2002,72(3):243-20.[參考文獻(xiàn)][10]王華何方.熔融鹽循環(huán)熱載體無(wú)煙燃燒技術(shù)基礎(chǔ)[1] Mason James E. Word energy analysis: H[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2006[J]. Energy policy,200,35(2):1315-1329[11] Wei Yonggang, Wang Hua, He Fang, et al. CeO,as the ox-[2] Lama Carolyn C, Catherine E, Gregoire Padro, et al. Realgen carrier for partial oxidation of m ethane to synthesis gasizing the hydrogen future: the Intemational energy agencysin molten salvestigation[J]. Journal of Natural Gas Chemistry, 2007,16Hydrogen Energy, 2003, 28(6): 601-607(1):6113]張磊張平,王建晨金屬氧化物熱化學(xué)循環(huán)分解[12] Steinfeld a. Solar thermochemical production of hydogen- a水制氫熱力學(xué)基礎(chǔ)及研究進(jìn)展門(mén).太陽(yáng)能學(xué)報(bào),2006review[J]. Solar Energy, 2005, 78:603-61527(12):1263-1269[13] Karsten Wegner, Ly Hao C, Rodrigo J, et al. In situ forma[4] UIf Hemmann, Bruce Kelly, Heruy Price. Tvtion and hydrolysis of Zn nanoparticles for H2 production bysalt storage for parabolic trough solar power plants[J].Ener-the 2-step ZnO/Zn water-splitting thermochemical cycle[J]g,2004,29:883-893In J Hydrogen Energy, 2006, 31: 55-61[5] Hiroshi Hasuike, Yoshio Yoshizawa, Akio Sunki, et al. [14] Steinfeld A, Frei A, Kuhn P, et al. Solar thermal productionStudy on design of molten salt solar receivers for beam-downof zine and syngas via combined ZnO-reduction and CH-re-solar concentrator [J]. Solar Energy,2006,80:1255-forming processes[J]. Int J Hydrogen Energy, 1995, 20:793-8046]敖先權(quán),王華,魏永剛?cè)廴趬A金屬碳酸鹽特性及其15】 Jun matsumae, Shinva Yoshi, Yoshinori Oku, et al. Coal在能源轉(zhuǎn)化技術(shù)中的應(yīng)用[J化工進(jìn)展,2007,26(10)gasification by CO gas bubbling in molten sat for solar/fossilenergy hybridization[ J]. Solar Energy, 2000, 68(3):257-[7]mami, Yoshida S, Oku Y, et al. Coal gasification withmolten salt for solar thermal/chemical energy conver- [16]Steinfeld A. Thermodynamic analysis of the co-production ofon].Emy,200,2(1):1-y9zinc and synthesis gas using solar process heat[J]. Energy,[8] Gong Jin, Hiroyuki Iwaki, Norio Arai, et al. Study on the1996,21(3):205-22gasification of waster中國(guó)煤化工CNMHG12期敖先權(quán)等:太陽(yáng)能熔融鹽熱化學(xué)循環(huán)制氫和合成氣反應(yīng)體系研究STUDY ON THE THERMOCHEMICAL CYCLIC SYSTEMFOR HYDROGEN AND SYNTHESIS GAS PRODUCTIONIN MOLTEN SALT USING SOLAR PROCESS HEATAo Xianquan", Wang Hua, Wei Yonggar(1. School of Materials and Metallurgy Engineering, Kunming Uninersity f Science and Technology, Kunming 650093,China2. School d Chemin Engineering, Guihou University, Guiyang 550003, ChinaAbstract: A novel thermochemical cyclic system for hydrogen and synthesis gas production using solar process heat wasproposed. The whole cyclic process was divided into two steps in the technology. In the first step, solar energy was ab-sorbed, stored and transmitted by molten alkali carbonate, methane reacted with metallic oxide (M, 0, )to form synthesisgas and metal in the molten salt medium; In the other step, M, O, and H, were produced from water decomposed by metal. Thus M, 0, from this step was recycled to the first step. On the basis of Gibbs free energy minimization, the AGana-zed of the CH+M,0, gas-solid reactions was calculated and analyzed using the HSC Chemistry 5.1 thermodynamicssoftware. Furthermore, the effects of temperature on the equilibrium compositions of synthesis gas production process inmolten salt(molar ratio is 1: 1 of Na, CO, and K2 CO, ) were analyzed. The results show that theoretically, only Zn0 andSnO2 are feasible for this reaction system, synthesis gas concentration increases with the temperature, the appropriate reaction temperature is around 1200K. Base on the calculated results, a 100MW solar energy system can satisfy the energysecond,at the same time the solar energy of 3. 6 x 10 k is trans-formed to chemical energyKeywords: solar energy; molten salt; hydrogen; synthesis gas; thermochemical cyclic中國(guó)煤化工CNMHG