新型光熱化學(xué)循環(huán)（Photo-Thermochemical Cycle, PTC）用于還原H2O和CO2。將光化學(xué)反應(yīng)引入兩步熱化學(xué)循環(huán)以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能分級(jí)分質(zhì)利用。在第一步光反應(yīng)中，金屬氧化物表面在紫外-可見(jiàn)（UV-Vis）光照射下形成光致氧空位（VOs）；在第二個(gè)熱化學(xué)步驟中，H2O與CO2在一定溫度下被光致VOs還原生成太陽(yáng)能燃料。相比于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能光催化與熱催化，PTC在室溫下利用太陽(yáng)光中紫外可見(jiàn)部分克服VOs形成的高能壘，然后利用可見(jiàn)紅外光為熱反應(yīng)提供所需的溫度。通過(guò)利用太陽(yáng)能中不同品質(zhì)的能量驅(qū)動(dòng)不同反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能分級(jí)、分質(zhì)利用。同時(shí)，O2和燃料可以單獨(dú)生成，這為產(chǎn)物分離的難題提供了另一種思路。然而，普通半導(dǎo)體材料較差的光熱響應(yīng)特性與產(chǎn)物選擇性影響了轉(zhuǎn)化效率，如何設(shè)計(jì)兼具光熱響應(yīng)特性的催化劑材料同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的產(chǎn)物選擇性并研究光與熱的協(xié)同作用機(jī)理顯得尤為關(guān)鍵。

光熱耦合制液態(tài)航空燃料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有：

1.反應(yīng)單元（森朗反應(yīng)釜）；2.五路氣路進(jìn)料（氬氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷）系統(tǒng)；3.控制單元4.氣相色譜儀網(wǎng)絡(luò)化主機(jī)；5.航空燃料辛烷值測(cè)定儀單元。

（1）反應(yīng)釜容積： 100ml  316L材質(zhì) ，釜蓋上開(kāi)視窗用于光照，可視直徑為40MM，視鏡材料，藍(lán)寶石片。有進(jìn)氣閥，排氣閥，釜內(nèi)部控制溫度。

（2）反應(yīng)釜設(shè)計(jì)溫度：250℃ 

（3）反應(yīng)釜設(shè)計(jì)壓力：8Mpa 

（4）控制方式：觸屏計(jì)算機(jī)。

1光熱耦合制液態(tài)燃料系統(tǒng)流程說(shuō)明及描述

光熱耦合制液態(tài)燃料系統(tǒng)，主要由光熱耦合催化反應(yīng)系統(tǒng)，氣相色譜儀網(wǎng)絡(luò)化主機(jī)，航空燃料辛烷值測(cè)定儀。

(1)氣體進(jìn)料系統(tǒng)

分別共有五路氣體進(jìn)入反應(yīng)器中，參于反應(yīng)，每一路氣體配置相同如下鋼瓶出來(lái)的氣體自過(guò)濾器過(guò)濾，減壓閥減壓穩(wěn)壓后進(jìn)氣體質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)預(yù)熱器預(yù)熱。

(2)反應(yīng)系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)計(jì)量后的氣相、液相物料經(jīng)預(yù)熱罐混合加熱后經(jīng)探底管進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)后的產(chǎn)物經(jīng)排液閥進(jìn)高溫分離器分離。反應(yīng)釜設(shè)計(jì)容積100ml，設(shè)計(jì)溫度250℃，設(shè)計(jì)壓力是8Mpa，配備壓力表、壓力傳感器、安全閥等用于壓力檢測(cè)和安全保護(hù)，安全閥接鋼管引到通風(fēng)廚內(nèi)，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)超過(guò)安全壓力后安全閥起爆泄壓，保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)。反應(yīng)釜采用加熱模塊加熱，內(nèi)部配備溫度檢測(cè)口，轉(zhuǎn)速采用閉環(huán)控制。反應(yīng)釜設(shè)有插底管，直插釜底，用于進(jìn)樣，反應(yīng)釜內(nèi)配有冷卻盤管，用于放熱反應(yīng)移熱

(3)冷凝分離系統(tǒng)

反應(yīng)后的產(chǎn)物先進(jìn)入熱分離器，在80℃下汽液分離，將在80℃冷凝下來(lái)的液體分離開(kāi)，汽相進(jìn)冷分離器進(jìn)一步分離后，液相為廢液排出，氣相經(jīng)背壓閥配合精密壓力表，背壓在目標(biāo)壓力后，經(jīng)堿洗罐脫除酸性氣體進(jìn)濕氣表計(jì)量后排入大氣。背壓閥入口設(shè)有快速泄壓閥，如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中催化劑需要先還原再反應(yīng)，可以先打開(kāi)快速泄壓閥短路背壓閥，反應(yīng)時(shí)再關(guān)閉此閥，使用背壓閥，背壓閥實(shí)驗(yàn)前調(diào)好壓力。熱分離器和冷分離器由低溫循環(huán)器提供，溫度可以控制在-5℃~195℃范圍內(nèi)，循環(huán)液可以是乙醇。

(4)報(bào)警系統(tǒng)

參數(shù)控制（溫度、壓力）超過(guò)高限報(bào)警值，發(fā)出聲光報(bào)警提示；參數(shù)控制（溫度、壓力）超過(guò)高高限報(bào)警值，系統(tǒng)對(duì)加熱爐進(jìn)行安全聯(lián)鎖保護(hù),切斷加熱。

(5)分析與測(cè)試系統(tǒng)

色譜，彩色觸摸屏控制、 開(kāi)機(jī)自檢、電腦反控、自動(dòng)斷電斷氣保護(hù)功能。實(shí)現(xiàn)費(fèi)托合成氣相產(chǎn)物N2、CO、CH4、CO2、C2H6、C2H2和C2H2以及甲醇等實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。辛烷值測(cè)試儀，辛烷值儀測(cè)量結(jié)果的可浮動(dòng)范圍：±0.2，40-120辛烷值儀的允許測(cè)量誤差：0.5。

2 光熱耦合制液態(tài)航空燃料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)概述

配置：質(zhì)量流量，減壓閥、背壓閥，精密壓力,壓力變送器，柱塞泵，濕氣流量計(jì)。二次儀表配置：溫壓流量控制器采用DTC，轉(zhuǎn)速控制采用senlong。本套模試裝置共有檢測(cè)控點(diǎn)58個(gè)，其中11個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，7個(gè)控制點(diǎn)，包括：

溫度檢測(cè)點(diǎn)：25個(gè)；壓力檢測(cè)點(diǎn)：13個(gè)；速度，扭矩檢測(cè)點(diǎn)：1個(gè)流量檢測(cè)點(diǎn)：8個(gè)

；質(zhì)量流量計(jì)控制點(diǎn)：8個(gè)；溫度控制點(diǎn)：18個(gè)；轉(zhuǎn)速控制點(diǎn)：3個(gè)；計(jì)算機(jī)操作畫面包括：總畫面，用戶設(shè)置畫面，參數(shù)設(shè)置畫面，歷史趨勢(shì)曲線畫面，歷史數(shù)據(jù)記錄畫面等。

能很好實(shí)現(xiàn)：

·工藝流程監(jiān)視控制?！?shù)據(jù)的采集、處理、分析?！?shí)時(shí)顯示工藝參數(shù)等?！v史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和歷史趨勢(shì)曲線顯示?！ぴO(shè)定和修改工藝參數(shù)·當(dāng)溫度、壓力、流量超過(guò)預(yù)定報(bào)警上限時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。