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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明提供一种原位利用月壤的太阳能热化学氢氧制备系统及方法，该系统由太阳能聚光装置、两步法热化学循环反应器、月壤基热化学循环氧载体、真空室除氧系统、原料供给装置、热回收装置、气体分离系统和热量分配系统几部分组成；太阳能聚光装置收集月球表面高强度太阳光线并向两步法热化学循环氧化还原反应器中的月壤基热化学循环氧载体提供热量发生还原反应，借助月球表面的真空环境通过真空室降低还原步反应腔内氧气分压，实现低能耗除氧与高效率的氧气与氢气制备。

主权项：1.一种原位利用月壤的太阳能热化学氢氧制备系统，其特征在于，包括太阳能聚光装置1、两步法热化学循环反应器2、月壤基热化学循环氧载体3、真空室除氧系统4、原料供给装置5、热回收装置6、热量分配系统7、气体分离系统8，其中：太阳能聚光系统1，用于汇聚太阳光线以满足两步法热化学循环的温度需求；太阳能聚光系统1能够承受月球表面高强度太阳能辐射并适应月表极端环境温度；两步法热化学循环反应器2用于发生热化学水分解反应，首先进行两步法热化学反应中的还原步，吸收聚光太阳能热量，加热两步法热化学循环反应器2腔内的月壤基热化学循环氧载体材料3发生还原反应释放氧气，随后进行两步法热化学反应中的氧化步，向两步法热化学循环反应器2腔内通入水发生氧化反应制备氢气；月壤基热化学循环氧载体材料3用于充当热化学循环的氧载体，通过月壤中矿物成分所得，提取得到的月壤矿物组分直接作为热化学循环氧载体，或者对月壤中各元素组分进一步分离、加工制得热化学循环性能良好的氧载体材料；真空室除氧系统4在月球表面真空环境下通过单向阀控制两步法热化学循环反应器2、真空室除氧系统4与真空环境之间气体流动，在还原反应开始前真空室除氧系统4与月面真空环境相连以保持真空环境，热化学循环还原步中，关闭真空室除氧系统4与环境相连的阀门，同时开启与两步法热化学循环反应器2的反应腔相连的阀门，利用两步法热化学循环反应器2反应腔与真空室除氧系统4的压力差零能耗将还原反应中产生的氧气抽至真空室除氧系统4，完成两步法热化学循环还原步氧气分压降低，真空室除氧系统4外表面的换热器实现氧气的初步热量回收，最终借助气体分离收集系统8完成氧气的低损失收集或直接利用；原料供给装置5用于向两步法太阳能热化学氢氧制备系统提供月壤基氧载体材料3，并将从月球两极永久阴影区开采水冰资源，或回收月球基地净化后的工业产水或生活废水储存在储水罐中；热回收装置6回收月壤基热化学循环氧载体材料3以及两步法热化学循环反应器2出口气体的热量，包括反应后生成的氧气、氢气以及未反应水蒸气，回收的热量用于加热热化学循环氧载体材料以及氧化反应所需的水，月壤基热化学循环氧载体材料3中的余热提供氧化反应过程所需吸热量；热量分配系统7暂存来自热回收装置6的剩余热量，同时将反应后生成的氧气与氢气以及未反应水蒸气作为热流，将暂存的热量提供给原理供应系统5；气体分离收集系统8用于最终分离并回收还原步与氧化步后两步法热化学循环反应器2出口排出的气体。

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