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按照國際能源署（IEA）計算，工業(yè)用熱是世界上最大的能源終端用途。那么如何利用可再生能源來滿足這一需求？對于某些工業(yè)用熱需求，如150oC至400oC之間的熱量，如今可以使用聚光集熱式太陽能技術(shù)（concentrated solar thermal-CST）來滿足，應(yīng)用領(lǐng)域包括制藥、紡織、制磚，造紙，食品加工和醫(yī)院用途等。

即使是采礦、鋼鐵和水泥等需要更高溫度的行業(yè)，某些加工環(huán)節(jié)也只需要400oC以下的中溫?zé)崮?。世界銀行發(fā)現(xiàn)，對于許多工業(yè)和農(nóng)業(yè)加工過程以及室內(nèi)供熱需求而言，已經(jīng)有成熟的太陽能熱利用技術(shù)來實現(xiàn)用太陽能代替一半化石燃料。

高溫太陽能利用亟待商業(yè)化

但是，對于那些需要在1000-2000oC的高溫下晝夜運(yùn)行的行業(yè)來說，聚光熱利用技術(shù)正面臨更大的挑戰(zhàn)。為了滿足這些市場需求，一項十年的研究現(xiàn)已取得成果，并開始與愿意嘗試用太陽能替代天然氣或煤炭的公司合作，進(jìn)行第一個聯(lián)合試點項目。這些行業(yè)有的需要持續(xù)的高溫?zé)崃縼黹_采礦石，或者生產(chǎn)水泥與鋼鐵，或著加工用于鋼鐵和鋁的礦石，或著將石油精煉成航空燃料等。

太陽火焰

法國PROMES-CNRS的過程、材料和太陽能實驗室的負(fù)責(zé)人Sylvain Rodat指出：“產(chǎn)生火焰時，只是在燃燒含氧燃料。燃燒中火焰其實是一種高溫氣體，可以高達(dá)1000°C和2000°C，具體取決于氧氣含量。但是，使用CST技術(shù)，我們也可以將氣體加熱到很高溫度。而且由于沒有燃燒，所以不會產(chǎn)生二氧化碳。這將是干凈的火焰。我們可以加熱例如氮氣，因此我們可以擁有高溫氮氣火焰，具有與燃燒的火焰相同的效果，但是沒有任何燃燒產(chǎn)物，例如氮氧化物或CO2。如果只是加熱氣體，就沒有二氧化碳產(chǎn)生?！?/p>

他補(bǔ)充道，要實現(xiàn)這一目標(biāo)也不容易：“理由很簡單：我們只是用熱氣體代替燃燒火焰。但是實際上將氣體加熱到很高的溫度并不那么容易，加熱液體或固體會更容易些?！?/p>

為了解決將氣體加熱到超過1000°C的困難，一種新的技術(shù)解決方案是將吸熱器中懸浮的顆粒物加熱。自2010年以來，許多專利已經(jīng)發(fā)表，研究如何將各種粒子加熱到很高的溫度。

他指出：“對于連續(xù)熱化學(xué)過程，該技術(shù)甚至可能更高效。的確，在這種情況下，顆粒吸收的熱量可以直接用于固體氣體工藝，而不需要燃?xì)庋h(huán)中的顆粒/氣體熱交換器?！?/p>

在這領(lǐng)域目前有些創(chuàng)新企業(yè)，例如Synhelion，該公司與意大利ENI合作利用太陽熱化學(xué)生產(chǎn)航空燃料。

熔融金屬或熔鹽熱化學(xué)技術(shù)

一個國際團(tuán)隊正在研究從熔融錫溶液中產(chǎn)生氫氣，該熔融錫的工作溫度范圍很寬（232°C到2600°C），比現(xiàn)在的光熱電站（介質(zhì)溫度在290°C至565°C之間）要寬得多。在熔融錫中注入的甲烷在1175°C時可以獲得78％的氫氣。

Rodat說：“我想在這個方向上走得更遠(yuǎn)，因為我認(rèn)為這很有希望。但是到目前為止，在該領(lǐng)域進(jìn)行的研究還很少。我們可以將熱量存儲在熔融金屬中，而且系統(tǒng)中的慣性更大，因此可以更好地控制溫度。這也是甲烷裂解的好方法，因為在氣體和液態(tài)金屬之間具有良好的傳熱系數(shù)。”

而且熔融鹽在光熱電站中的商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)得到了證明，但現(xiàn)在他在研究如何直接在熱熔鹽溶液中進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)。

他表示：“我們可以使用熔融鹽在高溫過程中直接提供熱量。如果成分控制得當(dāng)，我們應(yīng)該能夠在熔融鹽中進(jìn)行一些反應(yīng)過程，而不會與熔融鹽本身發(fā)生任何反應(yīng)，使其保持原始狀態(tài)。初步想法是通過這種熔融鹽可以催化某些反應(yīng)過程，但盡可能保持穩(wěn)定。我們有一些工作表明，我們可以在熔融鹽內(nèi)部進(jìn)行反應(yīng)。這并不簡單，當(dāng)然是一個挑戰(zhàn)。根據(jù)不同的反應(yīng)過程，我們可以觀察到熔融鹽降解情況發(fā)生，這是將來研究中要解決的問題?！敝苯釉谌廴邴}內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)點是更好的熱效率，因為可以直接使用熱量而無需熱交換器。