JPH0530995B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0530995B2 JPH0530995B2 JP62077115A JP7711587A JPH0530995B2 JP H0530995 B2 JPH0530995 B2 JP H0530995B2 JP 62077115 A JP62077115 A JP 62077115A JP 7711587 A JP7711587 A JP 7711587A JP H0530995 B2 JPH0530995 B2 JP H0530995B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- steam
- generator
- hydrogen
- reaction
- Prior art date
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、無公害で、かつ無限の太陽エネル
ギーを電気エネルギーに変換する太陽熱発電に係
るもので、特に高い稼働率と高い効率とを有する
発電装置に関するものである。
ギーを電気エネルギーに変換する太陽熱発電に係
るもので、特に高い稼働率と高い効率とを有する
発電装置に関するものである。
第6図a〜cは従来の太陽熱発電装置の各種例
を示すもので、第6図aは側面図、第6図b,c
は斜視図である。
を示すもので、第6図aは側面図、第6図b,c
は斜視図である。
第6図aはタワー方式を示し、入射する太陽光
14を追尾する多数の太陽追尾平面鏡27で反射
された太陽光14をタワー上部の塔上型集熱器3
0に集光して蒸気を発生し、タービン発電機5を
回して発電していた。第6図bは樋型放物面鏡2
8の焦線に線型集熱管31を置き、蒸気を発生
し、上記と同様に発電していた。第6図cは回転
放物面鏡29の焦点に高温集熱器32を置き、集
熱し発電を行つていた。
14を追尾する多数の太陽追尾平面鏡27で反射
された太陽光14をタワー上部の塔上型集熱器3
0に集光して蒸気を発生し、タービン発電機5を
回して発電していた。第6図bは樋型放物面鏡2
8の焦線に線型集熱管31を置き、蒸気を発生
し、上記と同様に発電していた。第6図cは回転
放物面鏡29の焦点に高温集熱器32を置き、集
熱し発電を行つていた。
しかしながら、上記従来の太陽熱発電装置のい
ずれにおいても、各集熱器30,32あるいは線
型集熱管31で集めた熱を断熱した高温水配管3
3によつて一箇所に集め発電用に提供している。
また、このようにして集められた熱を発電負荷の
変動に対処するため、断熱した蓄熱槽34に蓄え
て発電用に提供している。したがつて配管途中や
蓄熱時の熱損失は無視することができず、このた
めプラントの熱効率と稼働率とを下げるので経済
的に劣るという大きな問題点があつた。
ずれにおいても、各集熱器30,32あるいは線
型集熱管31で集めた熱を断熱した高温水配管3
3によつて一箇所に集め発電用に提供している。
また、このようにして集められた熱を発電負荷の
変動に対処するため、断熱した蓄熱槽34に蓄え
て発電用に提供している。したがつて配管途中や
蓄熱時の熱損失は無視することができず、このた
めプラントの熱効率と稼働率とを下げるので経済
的に劣るという大きな問題点があつた。
この発明は、上記問題点を解決するためになさ
れたもので、太陽光の熱エネルギーを化学エネル
ギーに変換することにより、集熱途中および蓄熱
時の熱損失を原理的に無くすることができる発電
装置を得ることを目的とする。
れたもので、太陽光の熱エネルギーを化学エネル
ギーに変換することにより、集熱途中および蓄熱
時の熱損失を原理的に無くすることができる発電
装置を得ることを目的とする。
反応物質が液体であり太陽光を受けて分解する
と液体と気体に分解する可逆反応を用い化学的に
集熱する反応型集熱器と、この反応型集熱器から
供給される前記分解により発生した液体と気体と
の反応を利用して熱を発生する熱発生器とからな
る循環型ヒートポンプと、水素吸蔵合金の発熱反
応を利用して冷水を加熱し、前記循環型ヒートポ
ンプの熱発生器からの受熱により水素を発生・放
出し回復過程を行う高温、高圧の蒸気を発生する
ため交互に作動し、それぞれ水素吸蔵合金を用い
た一組の蒸気発生器をもつバツチ型ヒートポンプ
と、前記蒸気発生器で発生した蒸気により駆動さ
れるタービン発電機とを備えたものである。
と液体と気体に分解する可逆反応を用い化学的に
集熱する反応型集熱器と、この反応型集熱器から
供給される前記分解により発生した液体と気体と
の反応を利用して熱を発生する熱発生器とからな
る循環型ヒートポンプと、水素吸蔵合金の発熱反
応を利用して冷水を加熱し、前記循環型ヒートポ
ンプの熱発生器からの受熱により水素を発生・放
出し回復過程を行う高温、高圧の蒸気を発生する
ため交互に作動し、それぞれ水素吸蔵合金を用い
た一組の蒸気発生器をもつバツチ型ヒートポンプ
と、前記蒸気発生器で発生した蒸気により駆動さ
れるタービン発電機とを備えたものである。
この発明においては、液体の反応物質が太陽光
により加熱され分解して液体と気体に分解し、こ
れが受熱側に集められ、触媒のもとで逆反応によ
り発熱する。一方、水素が吸蔵されると金属水素
化物が生成され、このときの反応熱により冷水を
加熱して高温、高圧の蒸気を得る。その後、水素
を十分吸蔵した金属水素化物は、上記有機物等の
分解生成物の逆反応による発熱により加熱され、
水素を放出し、再び水素を吸蔵する動作を一組の
蒸気発生器が交互に行つて、冷水を加熱すること
が可能となる。
により加熱され分解して液体と気体に分解し、こ
れが受熱側に集められ、触媒のもとで逆反応によ
り発熱する。一方、水素が吸蔵されると金属水素
化物が生成され、このときの反応熱により冷水を
加熱して高温、高圧の蒸気を得る。その後、水素
を十分吸蔵した金属水素化物は、上記有機物等の
分解生成物の逆反応による発熱により加熱され、
水素を放出し、再び水素を吸蔵する動作を一組の
蒸気発生器が交互に行つて、冷水を加熱すること
が可能となる。
第1図a,bはこの発明の一実施例の構成を示
す概略系統図で、第1図aは昼間の運転方式を示
し、第1図bは夜間の運転方式を示す。これらの
図において、第6図と同一符号は同一部分を示
し、1は前記太陽光14を集光し、有機物等の可
逆反応を用い化学的に集熱する反応型集熱器、2
は熱発生器で、両者で循環型ヒートポンプが構成
される。3は蓄熱槽に相当する蓄液槽の全体を示
し、3A,3B,3Cは前記蓄液槽3を構成する
各貯蔵タンクを示す。4は蒸気発生器、6は復水
器、7は回復過程の蒸気発生器で、水素H2を発
生放出し、蒸気発生器4に水素H2を供給する。
蒸気発生器4,7によりバツチ型ヒートポンプが
構成されている。8は分解反応物質配管、9は被
熱分解物質配管、10は高圧蒸気配管、11は低
圧蒸気配管、12は水素ガス配管、13は高温水
配管である。
す概略系統図で、第1図aは昼間の運転方式を示
し、第1図bは夜間の運転方式を示す。これらの
図において、第6図と同一符号は同一部分を示
し、1は前記太陽光14を集光し、有機物等の可
逆反応を用い化学的に集熱する反応型集熱器、2
は熱発生器で、両者で循環型ヒートポンプが構成
される。3は蓄熱槽に相当する蓄液槽の全体を示
し、3A,3B,3Cは前記蓄液槽3を構成する
各貯蔵タンクを示す。4は蒸気発生器、6は復水
器、7は回復過程の蒸気発生器で、水素H2を発
生放出し、蒸気発生器4に水素H2を供給する。
蒸気発生器4,7によりバツチ型ヒートポンプが
構成されている。8は分解反応物質配管、9は被
熱分解物質配管、10は高圧蒸気配管、11は低
圧蒸気配管、12は水素ガス配管、13は高温水
配管である。
このように、この発明の発電装置は第1図aに
示したように、太陽光14を広い面積から集熱す
る循環型ヒートポンプの部分と、水素吸蔵合金の
発熱反応を利用して冷水を加熱し、上記循環型ヒ
ートポンプからの受熱により水素H2を発生、放
出し、回復過程を行う高温、高圧の蒸気を発生す
る一組の蒸気発生器4,7とを備えたバツチ型ヒ
ートポンプにより発電する部分とから構成されて
いる。
示したように、太陽光14を広い面積から集熱す
る循環型ヒートポンプの部分と、水素吸蔵合金の
発熱反応を利用して冷水を加熱し、上記循環型ヒ
ートポンプからの受熱により水素H2を発生、放
出し、回復過程を行う高温、高圧の蒸気を発生す
る一組の蒸気発生器4,7とを備えたバツチ型ヒ
ートポンプにより発電する部分とから構成されて
いる。
前者の部分は第2図に示すように、太陽光14
を受けて反応型集熱器1の有機物に中で吸熱反応
が起こり、上記有機物が触媒(例えば金属ニツケ
ル)により分解する。この有機物の一例としてイ
ソプロパノール(CH3)2CHOHの場合にはアセ
トンCH3COCH3と水素H2とに分解する。
を受けて反応型集熱器1の有機物に中で吸熱反応
が起こり、上記有機物が触媒(例えば金属ニツケ
ル)により分解する。この有機物の一例としてイ
ソプロパノール(CH3)2CHOHの場合にはアセ
トンCH3COCH3と水素H2とに分解する。
ただし、Qsは前記太陽光14によつて加えら
れる熱量である。
れる熱量である。
これが熱発生器2に送られ、熱発生器2で触媒
(金属ニツケル)により逆反応が起こり、発熱、
加熱する。
(金属ニツケル)により逆反応が起こり、発熱、
加熱する。
この太陽光集熱の循環型ヒートポンプとなる部
分を具体的に示すと第3図の斜視図のようにな
る。なお、第3図において、15は熱交換器であ
る。
分を具体的に示すと第3図の斜視図のようにな
る。なお、第3図において、15は熱交換器であ
る。
後者の部分は金属吸蔵合金として金属チタン等
の金属Mが水素H2を吸蔵して金属水素化物MHo
となるときの反応熱によつて発熱する熱量Qを利
用して蒸気を発生させるもので、この具体的構成
を第4図に示す。
の金属Mが水素H2を吸蔵して金属水素化物MHo
となるときの反応熱によつて発熱する熱量Qを利
用して蒸気を発生させるもので、この具体的構成
を第4図に示す。
MHo+Q=M+n/2H2
この反応は極めて速く、チタンのような金属を
選ぶことにより、500〜600℃の高温が得られる。
ここで発生した高圧の蒸気は高圧蒸気配管10を
通つてタービン発電機5に送られて発電する。タ
ービン発電機5から出た低圧の蒸気は第1図の低
圧蒸気配管11を通り、復水器6を経て回復過程
にある蒸気発生器7に熱を供給する。この金属水
素化物MHoを用いた各蒸気発生器4,7は第5
図に示すような蒸熱体モジユールが多数個並べら
れ、あたかも原子炉のような構造をもち蒸気を発
生する。
選ぶことにより、500〜600℃の高温が得られる。
ここで発生した高圧の蒸気は高圧蒸気配管10を
通つてタービン発電機5に送られて発電する。タ
ービン発電機5から出た低圧の蒸気は第1図の低
圧蒸気配管11を通り、復水器6を経て回復過程
にある蒸気発生器7に熱を供給する。この金属水
素化物MHoを用いた各蒸気発生器4,7は第5
図に示すような蒸熱体モジユールが多数個並べら
れ、あたかも原子炉のような構造をもち蒸気を発
生する。
第5図は蒸気発生器4,7の形状を示す側断面
図で、第1図と同一符号は同一部分を示し、16
は発熱体で、水素ガスH2を吸蔵して発熱する金
属Mが入つている。17は前記発熱体16で発生
した熱により加熱される冷水で、多数の発熱体1
6が浸漬されている。18は前記発熱体16に水
素ガスH2を供給、回収するための水素導入管、
19は前記冷水17を均一に流すための整流板、
20は蒸気溜、21は前記冷水17の取出口、2
2は前記多数の発熱体16や水素導入管18を設
置したり、交換したりする場合の着脱可能な上
板、23は前記冷水17の水面、24は前記冷水
17を収容する蒸気発生器容器、25は前記蒸気
発生器容器24の外周を覆う断熱壁、26は給水
バルブである。
図で、第1図と同一符号は同一部分を示し、16
は発熱体で、水素ガスH2を吸蔵して発熱する金
属Mが入つている。17は前記発熱体16で発生
した熱により加熱される冷水で、多数の発熱体1
6が浸漬されている。18は前記発熱体16に水
素ガスH2を供給、回収するための水素導入管、
19は前記冷水17を均一に流すための整流板、
20は蒸気溜、21は前記冷水17の取出口、2
2は前記多数の発熱体16や水素導入管18を設
置したり、交換したりする場合の着脱可能な上
板、23は前記冷水17の水面、24は前記冷水
17を収容する蒸気発生器容器、25は前記蒸気
発生器容器24の外周を覆う断熱壁、26は給水
バルブである。
金属Mは水素H2を吸い飽和すると、もはや吸
わなくなり発熱しなくなるので、水素H2を放出
させる逆の回復過程が必要である。
わなくなり発熱しなくなるので、水素H2を放出
させる逆の回復過程が必要である。
M+n/2H2=MHo+Q
これには、上記の反応式からわかるように、等
量の熱が必要である。ただし、温度は低くともよ
い。このために、熱発生器2から不足の熱を補給
し、蒸気発生器7が吸蔵していた水素H2を放出
させる。この水素H2はポンプによりただちに運
転中の蒸気発生器4に送られる。
量の熱が必要である。ただし、温度は低くともよ
い。このために、熱発生器2から不足の熱を補給
し、蒸気発生器7が吸蔵していた水素H2を放出
させる。この水素H2はポンプによりただちに運
転中の蒸気発生器4に送られる。
このような運転中の蒸気発生器4と回復過程の
蒸気発生器7とが一組となり、この数対の蒸気発
生器4,7が発電装置を構成することにより、連
続運転が可能となる。
蒸気発生器7とが一組となり、この数対の蒸気発
生器4,7が発電装置を構成することにより、連
続運転が可能となる。
また、集熱部において、第1図に示すように、
熱発生器2の前段階にそれぞれの反応物質を個別
に蓄える貯蔵タンク3A,3B,3Cを設けるこ
とにより、太陽光14の日射の変動を吸収するこ
とができると同時に第1図bに示すような夜間運
転も可能である。
熱発生器2の前段階にそれぞれの反応物質を個別
に蓄える貯蔵タンク3A,3B,3Cを設けるこ
とにより、太陽光14の日射の変動を吸収するこ
とができると同時に第1図bに示すような夜間運
転も可能である。
このように、この発明の発電装置は、従来の装
置の問題点を解決したのみならず、次のような特
徴をもつ。
置の問題点を解決したのみならず、次のような特
徴をもつ。
1 直達日射量のみならず、散乱日射量も含めた
全天日射量を利用することができる。
全天日射量を利用することができる。
2 固定集光型の比較的安価な集熱器でよい。
3 反応型集熱器であるので、途中配管での損失
はない。
はない。
4 化学反応を用いるので、蓄熱は容易で、かつ
損失はない。
損失はない。
5 集熱部の反応物質は石油生成物(インプロパ
ノール)のような有機物を利用することがで
き、安価である。
ノール)のような有機物を利用することがで
き、安価である。
6 蒸気発生器の化学ヒートポンプとして金属水
素化反応を用いているので反応が極めて速い。
しかも水素の出入れのみの運転で、機械的可動
部分がない。
素化反応を用いているので反応が極めて速い。
しかも水素の出入れのみの運転で、機械的可動
部分がない。
7 金属チタンのような金属を水素化物として選
択することにより500℃〜600℃の高温を得るこ
とができ、プラントの効率を向上させることが
できる。
択することにより500℃〜600℃の高温を得るこ
とができ、プラントの効率を向上させることが
できる。
8 数対の蒸気発生器を用いることにより、プラ
ントの連続運転が可能である。
ントの連続運転が可能である。
9 数対の蒸気発生器をサイクリツクに運転する
ことにより、比較的高価な金属水素化物の量を
減らすことができ、プラントの建設費を押し上
げることはない。
ことにより、比較的高価な金属水素化物の量を
減らすことができ、プラントの建設費を押し上
げることはない。
10 完全な閉サイクル系であるので、化学的な公
害問題はない。
害問題はない。
11 化学ヒートポンプを適用しているので、排熱
も十分利用しており、熱公害の問題もない。
も十分利用しており、熱公害の問題もない。
以上説明したように、反応物質が液体であり太
陽光を受けて分解すると液体と気体に分解する可
逆反応を用い化学的に集熱する反応型集熱器と、
この反応型集熱器から供給される前記分解により
発生した液体と気体との反応を利用して熱を発生
する熱発生器とからなる循環型ヒートポンプと、
水素吸蔵合金の発熱反応を利用して冷水を加熱
し、前記循環型ヒートポンプの熱発生器からの受
熱により水素を発生・放出し回復過程を行う高
温、高圧の蒸気を発生するため交互に作動し、そ
れぞれ水素吸蔵合金を用いた一組の蒸気発生器を
もつバツチ型ヒートポンプと、前記蒸気発生器で
発生した蒸気により駆動されるタービン発電機と
を備えたものであるので、反応物質が太陽熱を受
けて分解すると液体と気体とに分解するので、熱
伝達が極めて良好であり、集熱過程時の熱損失を
なくし、ヒートポンプ作用により高温の蒸気を得
ることが可能となり、しかも一組の蒸気発生器を
交互に動作させるため連続した蒸気供給が可能で
あり、したがつてプラントの稼動率の飛躍的向上
と、高効率が実現できる等の利点を有する。
陽光を受けて分解すると液体と気体に分解する可
逆反応を用い化学的に集熱する反応型集熱器と、
この反応型集熱器から供給される前記分解により
発生した液体と気体との反応を利用して熱を発生
する熱発生器とからなる循環型ヒートポンプと、
水素吸蔵合金の発熱反応を利用して冷水を加熱
し、前記循環型ヒートポンプの熱発生器からの受
熱により水素を発生・放出し回復過程を行う高
温、高圧の蒸気を発生するため交互に作動し、そ
れぞれ水素吸蔵合金を用いた一組の蒸気発生器を
もつバツチ型ヒートポンプと、前記蒸気発生器で
発生した蒸気により駆動されるタービン発電機と
を備えたものであるので、反応物質が太陽熱を受
けて分解すると液体と気体とに分解するので、熱
伝達が極めて良好であり、集熱過程時の熱損失を
なくし、ヒートポンプ作用により高温の蒸気を得
ることが可能となり、しかも一組の蒸気発生器を
交互に動作させるため連続した蒸気供給が可能で
あり、したがつてプラントの稼動率の飛躍的向上
と、高効率が実現できる等の利点を有する。
第1図a,bはこの発明の一実施例を示す概略
系統図で、第1図aは昼間運転方式を示す図、第
1図bは夜間運転方式を示す図、第2図は集熱部
のヒートポンプの原理を示す図、第3図は集熱部
を具体的に示した斜視図、第4図は蒸気発生部の
金属水素化物によつて蒸気が発生する場合を示す
原理図、第5図は金属水素化物を用いた蒸気発生
器を示す側断面図、第6図a〜cは従来の太陽熱
発電装置の各種の例を示すもので、第6図aは側
面図、第6図b,cは斜視図である。 図中、1は反応型集熱器、2は熱発生器、3は
蓄液槽、3A,3B,3Cは貯蔵タンク、4,7
は蒸気発生器、5はタービン発電機、6は復水
器、8は分解反応物質配管、9は被熱分解物質配
管、10は高圧蒸気配管、11は低圧蒸気配管、
12は水素ガス配管、13は高温水配管、14は
太陽光、17は冷水である。
系統図で、第1図aは昼間運転方式を示す図、第
1図bは夜間運転方式を示す図、第2図は集熱部
のヒートポンプの原理を示す図、第3図は集熱部
を具体的に示した斜視図、第4図は蒸気発生部の
金属水素化物によつて蒸気が発生する場合を示す
原理図、第5図は金属水素化物を用いた蒸気発生
器を示す側断面図、第6図a〜cは従来の太陽熱
発電装置の各種の例を示すもので、第6図aは側
面図、第6図b,cは斜視図である。 図中、1は反応型集熱器、2は熱発生器、3は
蓄液槽、3A,3B,3Cは貯蔵タンク、4,7
は蒸気発生器、5はタービン発電機、6は復水
器、8は分解反応物質配管、9は被熱分解物質配
管、10は高圧蒸気配管、11は低圧蒸気配管、
12は水素ガス配管、13は高温水配管、14は
太陽光、17は冷水である。
Claims (1)
- 1 反応物質が液体であり太陽光を受けて分解す
ると液体と気体に分解する可逆反応を用い化学的
に集熱する反応型集熱器と、この反応型集熱器か
ら供給される前記分解により発生した液体と基体
との反応を利用して熱を発生する熱発生器とから
なる循環型ヒートポンプと、水素吸蔵合金の発熱
反応を利用して冷水を加熱し、前記循環型ヒート
ポンプの熱発生器からの受熱により水素を発生・
放出し回復過程を行う高温、高圧の蒸気を発生す
るため交互に作動しそれぞれ水素吸蔵合金を用い
た一組の蒸気発生器をもつバツチ型ヒートポンプ
と、前記蒸気発生器で発生した蒸気により駆動さ
れるタービン発電機とを備えたことを特徴とする
発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62077115A JPS63243463A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62077115A JPS63243463A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63243463A JPS63243463A (ja) | 1988-10-11 |
| JPH0530995B2 true JPH0530995B2 (ja) | 1993-05-11 |
Family
ID=13624787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62077115A Granted JPS63243463A (ja) | 1987-03-30 | 1987-03-30 | 発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63243463A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5308275B2 (ja) * | 2009-08-24 | 2013-10-09 | 国立大学法人東京工業大学 | 太陽光集光システム |
| JP4777452B2 (ja) * | 2009-08-24 | 2011-09-21 | 三井造船株式会社 | 太陽光集光システム |
| CN102713281B (zh) * | 2009-08-27 | 2015-08-19 | 麦卡利斯特技术有限责任公司 | 用于住所支持的能量系统 |
| JP5404374B2 (ja) * | 2009-12-24 | 2014-01-29 | 三菱重工業株式会社 | 太陽光受熱器及び太陽光集光受熱システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5429311A (en) * | 1977-08-10 | 1979-03-05 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method of making ceramic sintered body |
| JPS5554394A (en) * | 1978-10-18 | 1980-04-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Energy storage equipment |
-
1987
- 1987-03-30 JP JP62077115A patent/JPS63243463A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63243463A (ja) | 1988-10-11 |
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