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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明提出了一种串联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统及方法，系统主要由太阳能聚光集热器、太阳能光热化学反应器、月壤基氧载体材料、分段式温度控制系统、真空室以及热回收系统组成，太阳能聚光集热器将月面太阳光集中提供给太阳能光热化学反应器，使月壤基氧载体材料能够发生光催化还原反应与热化学还原反应，还原反应结束后与水发生氧化反应获得氢气与氧气，在分段式温度控制系统的调控下实现光热耦合，从而促进材料氧空位的形成增强太阳能分解水制氧制氢的效率，实现月球资源的获取与高效利用。

主权项：1.一种串联式太阳能光热化学耦合月面资源利用系统，其特征在于，主要部件包括：太阳能聚光集热器1、太阳能光热化学反应器2、月壤基氧载体材料3、分段式温度控制系统4、真空室5、热回收系统6，其中：太阳能聚光集热器1，用于汇聚月面太阳光线，提高聚光温度，太阳能聚光集热器1内部的调节器能够按照反应类型降低聚光功率提供光照促进光催化还原反应的发生，也能切换至高聚光集热温度模式为热化学还原反应提供高温；太阳能光热化学反应器2，用于承载光催化还原反应、热化学还原反应以及热化学氧化反应，太阳能光热化学反应器2的透光窗口使月壤基氧载体材料3接受太阳光线发生光催化还原反应释放氧气，同时能够承受热化学还原反应的工作温度使月壤基氧载体材料3发生热化学还原反应分解并释放氧气，经过光催化还原反应以及热化学还原反应后，向太阳能光热化学反应器2通入H2O与月壤基氧载体材料3发生热化学氧化反应释放氢气，月壤基氧载体材料3被重新氧化后再次参与光催化还原反应以及热化学还原反应，循环利用；月壤基氧载体材料3，在光催化还原反应以及热化学还原反应中受太阳能光线激发作用发生光催化还原反应，吸收太阳热能发生热化学还原反应，释放氧气，光催化还原反应以及热化学还原反应结束与通入的H2O发生热化学氧化反应制取氢气；分段式温度控制系统4，根据氧分析设备所检测的实时氧气生成情况判断月壤基氧载体材料3发生的光催化还原反应与热化学还原反应进程，用于调控光催化还原反应与热化学还原反应的进行与结束，先进行光催化还原反应再加热调控称为调控方案Ⅰ，先进行热化学还原反应再通过光催化还原反应调控称为方案Ⅱ；真空室5与热回收系统6相互结合，真空室5用于借助月球表面真空环境零能耗抽吸光催化还原反应与热化学还原反应中产生的氧气以及热化学氧化反应出口处H2O与氢气混合气体，热回收系统6用于利用暂存在真空室5中气体的余热，回收的热量用于加热热化学氧化反应所需的H2O，并辅助月壤基氧载体材料3烧结成型。

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