ES2933682T3 - Dispositivo de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para pila de combustible de aluminio-aire - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de metal de reducción térmica alimentado por energía solar. El dispositivo comprende un sistema de captación de energía solar y conversión de calor solar y un sistema de reducción térmica. El sistema de captación de energía solar y conversión de calor solar comprende: un dispositivo de captación de energía solar (1), un dispositivo de concentración de energía solar (2) y un dispositivo de transmisión de energía solar (3) o un dispositivo de conversión y transmisión de calor solar. El sistema de reducción térmica comprende: una cámara de reducción metálica (15), un dispositivo generador de campo eléctrico y/o campo magnético (15-3), y un dispositivo de separación y enfriamiento (15-4). El sistema de captación de energía solar y conversión de calor solar transmite luz o energía térmica a la cámara de reducción de metal para descomponer un óxido de metal. Luego, un producto descompuesto se separa usando un efecto de campo eléctrico/magnético y luego se enfría para recolectar un metal en estado líquido. El dispositivo comprende además un sistema de recogida y reutilización de calor residual. La invención utiliza directamente la descomposición por calor solar de un óxido metálico para mejorar la utilización de energía, logrando una prevención significativa de la contaminación ambiental y el desperdicio de recursos. La invención tiene un excelente potencial para futuras aplicaciones. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para pila de combustible de aluminioaire
Campo técnico
La presente invención se refiere a aparatos de reducción térmica de óxidos metálicos y, en particular, se refiere a la reducción de hidróxidos metálicos para baterías.
Antecedentes
El hidróxido de aluminio se genera después de que se descarga una batería de combustible de aluminio-aire. Es necesario que el hidróxido de aluminio generado se convierta en aluminio por medio de reducción, de modo que se logren la carga de la batería de combustible de aluminio-aire y el reciclaje y la reutilización del aluminio. Todas las reducciones publicadas actualmente de hidróxidos de aluminio implican calentar y descomponer los hidróxidos de aluminio para generar alúmina (A 2O3), electrolizar además la alúmina (AhO3), que también se denomina aluminio electrolítico, para obtener el aluminio, y a continuación fabricar electrodos de lámina de aluminio para materiales de ánodo para la batería de combustible de aluminio-aire. Sin embargo, la electrólisis del aluminio consume una gran cantidad de energía eléctrica. De acuerdo con la técnica actual de electrólisis de aluminio, es necesario que se consuman 13000 KWh de energía eléctrica para la producción de una tonelada de aluminio electrolítico. En 2014, la referencia de consumo de energía de fundición de aluminio publicada por el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información de China es de 12500 KWh. Sin embargo, cada tonelada de aluminio libera un máximo de energía eléctrica de 8100 KWh por medio de la batería de aluminio-aire. Si los hidróxidos de aluminio generados tras la descarga de las baterías de combustible de aluminio-aire se reducen por el proceso de aluminio electrolítico, es necesario que se consuma una gran cantidad de energía y se puede provocar contaminación ambiental y escasez de energía eléctrica.
De acuerdo con Kruesi et al., se llevaron a cabo ciclos experimentales exploradores usando un reactor solar a temperaturas en el intervalo de 1300 K a 2000 K (1027 °C a 1727 °C) y con presiones totales en el intervalo de 3,5 a 12 milibares, con los reactivos AhO3 y biocarbón vegetal expuestos directamente a radiación solar de alto flujo simulada, proporcionando hasta un 19 por ciento de Al por la condensación de gases de producto, acompañado por la formación de AUC3 y AUO4C dentro del crisol. En base a la generación de CO medida, integrada durante la duración del ciclo experimental, la extensión de la reacción alcanzó un 55 por ciento a 2000 K (1727 °C) (Kruesi et al., "Solar Aluminum Production by Vacuum Carbothermal Reduction of Alumina-Thermodynamic and Experimental Analyses" 2011 Metallurgical and Materials T ransactions B volumen 42, páginas 254-260).
En base a una solicitud de invención previa n.° PCT/CN2015/096576 (titulada BATERÍA DE COMBUSTIBLE DE AIRE-METAL (AIR-METAL FUEL BATTERY)) en la que se usa una gran cantidad de aluminio como materiales de ánodo en las baterías de combustible de aire-aluminio y se reducen los hidróxidos de aluminio generados tras la descarga de las baterías, la presente invención proporciona una solución y un sistema industrial respetuoso con el medio ambiente y reciclable.
Sumario
En vista de los defectos anteriores, la presente invención pretende proporcionar un aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar.
Para lograr el objetivo anterior, la presente invención emplea la siguiente solución técnica:
Se proporciona un aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar. El aparato incluye un sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar y un sistema de reducción térmica; en el que
el sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar incluye: un dispositivo de captación de energía solar, un dispositivo de concentración de energía solar y un dispositivo de transferencia de energía solar o un dispositivo de conversión fototérmica y transferencia, en el que el dispositivo de captación de energía solar se configura para captar luz solar, el dispositivo de concentración de energía solar se conecta al dispositivo de captación de energía solar y se configura para concentrar luz solar captada, el dispositivo de transferencia de energía solar se conecta al dispositivo de captación de energía solar y se configura para transferir la luz solar concentrada, y el dispositivo de conversión fototérmica y transferencia se conecta al dispositivo de concentración de energía solar y se configura para convertir energía solar concentrada en energía térmica y transferir la energía térmica; y
el sistema de reducción térmica incluye: una cámara de reducción de metal, un dispositivo de generación de campo eléctrico y/o campo magnético, y un dispositivo de separación y enfriamiento, en el que la cámara de
reducción de metal se conecta al sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar y se configura para recibir la energía solar o la energía térmica convertida de la energía solar de modo que un óxido metálico en el mismo se calienta y se descompone, el dispositivo de generación de campo eléctrico y/o campo magnético se configura para generar un producto separado y descompuesto de campo eléctrico/campo magnético, y el dispositivo de separación y enfriamiento se configura para formar una región de baja temperatura para enfriar el producto descompuesto y generar respectivamente un metal líquido y un oxígeno gaseoso. El dispositivo de generación de campo eléctrico/campo magnético es preferentemente un dispositivo de generación de campo eléctrico que genera un campo eléctrico para separar el producto de descomposición.
Además, una región lateral de la cámara de reducción de metal se conecta al dispositivo de transferencia de energía solar o al dispositivo de conversión fototérmica y transferencia y se configura para transferir la luz solar concentrada por el sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar o la energía térmica convertida de la energía solar a una región de calentamiento en una cámara de reducción de alúmina.
Además, el campo eléctrico/campo magnético se localiza en una región intermedia en la cámara de reducción de metal.
Además, el dispositivo de separación y enfriamiento se localiza en otra región lateral de la cámara de reducción de metal.
Además, la cámara de reducción de metal incluye un puerto de descarga de metal y un puerto de descarga de oxígeno.
Además, el aparato incluye además una cámara de recuperación y almacenamiento de metal, en el que la cámara de recuperación y almacenamiento de metal se conecta al puerto de descarga de metal de la cámara de reducción de metal, y un dispositivo de transferencia de metal y un dispositivo de disipación de calor de metal se disponen en la cámara de recuperación y almacenamiento de metal, estando configurado el dispositivo de transferencia de metal para succionar un metal líquido en la cámara de reducción de metal hacia la cámara de recuperación y almacenamiento de metal, de modo que una temperatura del metal se reduce además bajo un efecto de enfriamiento del dispositivo de disipación de calor de metal, y el metal se almacena en la cámara de recuperación y almacenamiento de metal.
Además, el aparato incluye además una cámara de preparación de electrodo metálico, en el que el metal se transfiere de la cámara de recuperación y almacenamiento de metal a la cámara de preparación de electrodo metálico por medio de un dispositivo de transferencia de electrodo, y el metal se prepara en un electrodo metálico que tiene una especificación deseada en la cámara de preparación de electrodo metálico.
Además, la cámara de recuperación y almacenamiento de metal es una estructura de caja de conservación de calor hueca, y una carcasa de la cámara de recuperación y almacenamiento de metal incluye un material de conservación de calor.
Además, el aparato incluye además una cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno, en el que la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno está provista de un dispositivo de transferencia de oxígeno y un dispositivo de disipación de calor de oxígeno, estando configurado el dispositivo de transferencia de oxígeno para succionar oxígeno en la cámara de reducción de metal hacia la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno, de modo que una temperatura del oxígeno se reduce además bajo un efecto de enfriamiento del dispositivo de disipación de calor de oxígeno, y el oxígeno se almacena temporalmente en la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno.
Además, una carcasa de la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno incluye un material de conservación de calor, y la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno incluye un puerto de alimentación y un puerto de salida, estando conectado el puerto de alimentación de la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno a un dispositivo de transferencia de oxígeno, estando conectado el puerto de salida de la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno a un dispositivo de procesamiento y transferencia de oxígeno, y estando configurado el dispositivo de procesamiento y transferencia de oxígeno para transferir oxígeno en la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno a una cámara de procesamiento de oxígeno.
Además, el aparato incluye además una cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico, en el que la cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico incluye un puerto de alimentación, un puerto de salida y un dispositivo de alimentación de catalizador, un dispositivo de molienda se dispone en la cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico, y un dispositivo de calentamiento se dispone en una pared de la cámara de mezcla, estando conectado el puerto de salida de la cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico a un puerto de alimentación de la cámara de reducción de metal.
Además, el aparato incluye además una cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico, en el que la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico incluye un puerto de alimentación, un puerto de salida y un dispositivo de deshumidificación, un dispositivo de agitación se dispone en la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico, y un dispositivo de calentamiento se dispone en una pared de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico, estando conectado el puerto de salida de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico al puerto de alimentación de la cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico por medio de un dispositivo de transferencia de óxido metálico.
Además, el aparato incluye además una cámara de molienda y secado de captación de hidróxido metálico, en el que la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido metálico incluye un puerto de alimentación y un puerto de salida, y un molino y un secador se disponen en la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido metálico, estando conectado el puerto de salida de la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido metálico al puerto de alimentación de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico por medio de un dispositivo de transferencia de polvo seco de hidróxido metálico.
Además, el aparato incluye además una cámara de captación y almacenamiento de hidróxido metálico, en el que la cámara de captación y almacenamiento de hidróxido metálico incluye un puerto de alimentación y un puerto de salida, estando conectado el puerto de salida de la cámara de captación y almacenamiento de hidróxido metálico al puerto de alimentación del cámara de molienda y secado de captación de hidróxido metálico por medio de un dispositivo de transferencia de hidróxido metálico.
Además, el dispositivo de conversión fototérmica y transferencia incluye una tubería de transferencia de calor, estando dispuesto un dispositivo de conversión fototérmica de energía solar en un extremo de la tubería de transferencia de calor por el que la tubería de transferencia de calor se conecta al dispositivo de concentración de energía solar y configurado para convertir la energía lumínica en energía térmica, y estando dispuesto un dispositivo de liberación de calor en el otro extremo de la tubería de transferencia de calor y conectado a la cámara de reducción de metal.
Además, el dispositivo de conversión fototérmica y transferencia es una tubería de transferencia de calor, estando localizado un extremo de la tubería de transferencia de calor en un foco del dispositivo de concentración de energía solar y estando conectado el otro extremo de la tubería de transferencia de calor a la cámara de reducción de metal.
Además, la tubería de transferencia de calor es una tubería térmica superconductora.
Además, el dispositivo de captación de energía solar, el dispositivo de concentración de energía solar, el dispositivo de transferencia de energía solar o el dispositivo de conversión fototérmica y transferencia constituyen una pila de conversión fototérmica, y el sistema de conversión fototérmica de captación de energía solar incluye una pluralidad de dichas pilas de conversión fototérmica.
Además, el aparato incluye además un dispositivo de soporte y fijación configurado para soportar y fijar las pilas de conversión fototérmica.
Además, el dispositivo de captación de energía solar, el dispositivo de concentración de energía solar y el dispositivo de transferencia de energía solar se conectan estrechamente o se disponen integralmente. Estos dispositivos se conectan estrecha e integralmente para evitar la pérdida de energía durante la captación, concentración y transferencia.
Además, un extremo del dispositivo de transferencia de energía solar por el que el dispositivo de transferencia de energía solar se conecta al dispositivo de concentración de energía solar se localiza en un foco del dispositivo de concentración de energía solar.
Además, un lado del dispositivo de captación de energía solar por el que el dispositivo de captación de energía solar capta la luz solar está provisto de un dispositivo de limpieza automático. Además, el aparato incluye además un dispositivo de seguimiento automático de luz solar, en el que el dispositivo de seguimiento automático de luz solar se configura para controlar las direcciones del dispositivo de captación de energía solar y el dispositivo de concentración de energía solar, de modo que entra más luz solar en el dispositivo de captación de energía solar. Esto evita pérdidas de luz solar debido al bloqueo y reflexión de la luz solar.
Además, el dispositivo de captación de energía solar está provisto de un dispositivo de alarma automático activado por daño.
Además, el aparato incluye además un sistema de recuperación y reciclaje de calor, en el que el sistema de recuperación y reciclaje de calor incluye una tubería de recuperación de calor residual, una tubería de transferencia de calor, un dispositivo de distribución de calor residual y un dispositivo de generación de potencia térmica de
energía solar, estando conectado la tubería de recuperación de calor residual a un dispositivo de enfriamiento y/o disipación de calor en el aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar y configurado para transferir el calor por medio de la tubería de transferencia de calor, y estando configurado el dispositivo de distribución de calor residual para distribuir el calor a un dispositivo de generación de potencia térmica y/o de calor para la generación de potencia.
En el aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la presente invención, el metal preparado incluye, pero no se limita a, aluminio, cinc, magnesio, litio, hierro, sodio o similares.
De acuerdo con la presente invención, bajo la premisa de no consumir energía eléctrica y no provocar contaminación ambiental, el hidróxido de aluminio se convierte en alúmina usando abundante energía solar en la naturaleza, de modo que se completa un ciclo de carga de la batería de combustible de aluminio-aire. En el ciclo de convertir la alúmina en aluminio de acuerdo con la presente invención, la energía solar de la luz solar se convierte solo en energía térmica, y la alúmina se convierte a continuación en aluminio usando la energía térmica. En todo este proceso, no es necesario que la energía solar se convierta en primer lugar en energía térmica y se convierta a continuación en energía mecánica (generación de energía solar) o no es necesario que la energía solar se convierta en energía eléctrica (generación de energía fotovoltaica). Por lo tanto, la pérdida de la energía solar de acuerdo con la presente invención es extremadamente baja, y la tasa de utilización de la energía solar puede alcanzar un 68 %-80 %, que es mucho mayor de un 29 % (el coste es alto y la carga de trabajo de proyección es grande) de la generación de potencia térmica de energía solar, y un 18 % (el coste es alto, la tasa de conversión no es ideal y se provoca contaminación ambiental en la fabricación de los materiales fotovoltaicos) de la generación de potencia fotovoltaica de energía solar, y un 13 % (el coste es alto, la tasa de conversión es baja y se provoca contaminación ambiental en la fabricación de los materiales de película fina) de la generación de potencia de película fina de energía solar. Por lo tanto, la presente invención divulga una técnica de reducción del hidróxido de aluminio, que es respetuosa con el medio ambiente y reciclable y tiene un bajo coste.
La presente invención también se puede aplicar a la fundición de minerales de aluminio, y los minerales de aluminio se convierten en aluminio. De acuerdo con la presente invención, los minerales de aluminio se convierten en aluminio usando abundante energía solar en la naturaleza. Por lo tanto, la contaminación ambiental se puede reducir, el coste de energía se reduce eficazmente y la solución también es aplicable a otros minerales metálicos.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista estructural esquemática de un aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención;
la FIG. 2 es una vista estructural esquemática que ilustra reemplazar un dispositivo de transferencia de energía solar 3 con una tubería de transferencia de calor 32-3 en el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención;
la FIG. 3 es una vista estructural esquemática de un sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar 10 en el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención;
la FIG. 4 es una vista estructural esquemática de una cámara de reducción de alúmina 15 en el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención;
la FIG. 5 es una vista estructural esquemática que ilustra gasificar, disociar y reducir alúmina en aluminio y oxígeno, y la recuperación y almacenamiento del aluminio y el oxígeno en la cámara de reducción de alúmina 15 en el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención;
la FIG. 6 es una vista en sección tomada a lo largo de una dirección A-A1 de un campo eléctrico/campo magnético en una región intermedia en la cámara de reducción de alúmina 15 en el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención; y
la FIG. 7 es una vista en sección tomada a lo largo de una dirección B-B1 en una región en un dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4 en la cámara de reducción de alúmina 15 en el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminioaire de acuerdo con la presente invención.
Descripción detallada
A continuación, se describe el aparato de acuerdo con la presente invención usando hidróxido de aluminio de baterías de combustible de aluminio-aire como material de partida. Se debe entender que el material de partida usado en el presente documento pretende simplemente ilustrar la presente invención en lugar de limitar la presente invención.
El aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención incluye tres sistemas: un sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar, un sistema de reducción de hidróxido de aluminio y un sistema de recuperación y reciclaje de calor.
El sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar capta luz solar, concentra la luz solar, transfiere la luz solar y convierte la energía solar de la energía solar en energía térmica, para proporcionar energía para el sistema de reducción de hidróxido de aluminio.
El sistema de reducción de hidróxido de aluminio seca, muele y calienta para descomponer el hidróxido de aluminio captado tras la descarga de la batería de combustible aluminio-aire, para obtener alúmina (AhO3); además muele y precalienta la alúmina (AhO3) y mezcla la alúmina con un catalizador, transfiere la alúmina (AhO3) mezclada con el catalizador a una cámara de reducción de alúmina (AhO3) y calienta a alta temperatura la misma hasta un estado gaseoso, disocia la misma a iones, genera aluminio y oxígeno bajo el efecto de un campo eléctrico/campo magnético, separa el aluminio del oxígeno y enfría el mismo, fabrica el aluminio en electrodos de lámina de aluminio cumpliendo con las correspondientes especificaciones de acuerdo con a los requisitos de la batería de combustible de aluminio-aire, fabrica el oxígeno en oxígeno a alta presión, oxígeno líquido y oxígeno sólido (el oxígeno en estos tres estados se puede usar como material de cátodo para la batería de combustible de aluminio-aire, y se puede aplicar al espacio exterior, aguas profundas y entornos libres de oxígeno similares) cumpliendo con las correspondientes especificaciones de acuerdo con diferentes requisitos, o devuelve directamente el oxígeno a la naturaleza.
El sistema de recuperación y reciclaje de calor recupera y recicla el calor generado en el proceso de separar el aluminio del oxígeno y enfriar el mismo, y el calor generado en el proceso de fabricar el aluminio en los electrodos de lámina de aluminio y fabricar el oxígeno en oxígeno a alta presión, oxígeno líquido y oxígeno sólido, y transfiere una parte del calor recuperado al sistema de reducción de hidróxido de aluminio para secar y calentar y descomponer el hidróxido de aluminio y precalentar además la alúmina (AhO3).
Posteriormente, el sistema de recuperación y reciclaje de calor transfiere la parte restante del calor recuperado a un dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar, de modo que el calor recuperado restante se convierte en energía eléctrica por medio de un motor térmico por la generación de potencia a diferentes temperaturas del semiconductor.
Una parte de la energía eléctrica generada se puede transferir al sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar para el control y mantenimiento de automatización del sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar, incluyendo limpieza automática del dispositivo de captación de energía solar, seguimiento automático de luz solar del dispositivo de captación de energía solar, alarma automática en respuesta a daños del dispositivo de captación de energía solar.
Una parte de la energía eléctrica también se puede transferir al sistema de reducción de hidróxido de aluminio para el control automático y de potencia de operación del sistema de reducción de hidróxido de aluminio, incluyendo energía eléctrica para transferir el hidróxido de aluminio captado tras la descarga de la batería de combustible de aluminio-aire, energía eléctrica para un molino en un dispositivo de procesamiento preliminar de hidróxido de aluminio, energía eléctrica para transferir el hidróxido de aluminio seco y molido a un dispositivo de descomposición de hidróxido de aluminio, energía eléctrica para un agitador y un deshumidificador en un dispositivo de descomposición de hidróxido de aluminio, energía eléctrica para transferir la alúmina descompuesta (AhO3) a un dispositivo de precalentamiento y catalizador de alúmina, energía eléctrica para un agitador y un molino en el dispositivo de precalentamiento y catalizador de alúmina, energía eléctrica para colocar automáticamente un catalizador, energía eléctrica y de control para transferir la alúmina precalentada y molida (AhO3) mezclada con el catalizador a la cámara de reducción de alúmina, energía eléctrica para definir un campo eléctrico o campo magnético en la cámara de reducción de alúmina, energía eléctrica y de control para transferir el aluminio reducido y el oxígeno desde la cámara de reducción de alúmina a una cámara de almacenamiento de aluminio y una cámara de almacenamiento de oxígeno, energía eléctrica y de control para fabricar el aluminio reducido en electrodos de lámina de aluminio que cumplan con las correspondientes especificaciones deseadas por la batería de combustible de aluminio-aire, energía eléctrica y de control para fabricar el oxígeno reducido en oxígeno a alta presión, oxígeno líquido y oxígeno sólido que cumplan con las correspondientes especificaciones, o energía eléctrica o de control para devolver directamente el oxígeno a la naturaleza.
Una parte de la energía eléctrica también se puede usar como electricidad consumida diariamente por el personal de operación del aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire.
Además, el calor restante tras la generación de potencia también se puede usar como energía térmica consumida diariamente por el personal de operación del aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire y los residentes circundantes.
El aparato de acuerdo con la presente invención se describe además a continuación en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos.
Modo de realización 1
1. Sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar
El sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar se constituye por un dispositivo de captación de energía solar 1, un dispositivo de concentración de energía solar 2, un dispositivo de transferencia de energía solar 3, un dispositivo de soporte y fijación 4 y similares.
El dispositivo de captación de energía solar 1 es una estructura en forma de placa, en forma de película fina, en forma de malla o en forma de fibra con una cavidad dispuesta en la misma que se fabrica de cuarzo, plástico, vidrio, vidrio orgánico, plástico metálico, vidrio metálico, materiales compuestos, materiales biológicos, materiales de composición biológica y materiales similares que tienen una transmitancia de luz solar extremadamente alta (mayor de un 90 %) y una reflectancia (menor de un 10 %) y absorción (menor de 1 dB/km) extremadamente bajas. El dispositivo de captación de energía solar 1 puede tener una forma rectangular, una forma circular, una forma poligonal o una forma irregular, y el grosor del dispositivo de captación de energía solar 1 es como sigue: escala milimétrica: 0,1-100 mm, escala micrométrica: 0,1-1000 micrómetros, o escala nanométrica: 0,1-1000 nanómetros. Un lado del dispositivo de captación de energía solar 1 está en contacto directo con la luz solar, y el otro lado del mismo está en contacto estrecho con o se forma integralmente con el dispositivo de concentración de energía solar 2. El dispositivo de captación de energía solar 1 capta la mayor luz solar posible y transfiere la luz solar al dispositivo de concentración de energía solar 2. El lado del dispositivo de captación de energía solar 1 por el que el dispositivo de captación de energía solar 1 está en contacto con la luz solar está provisto de un dispositivo de limpieza automático (este dispositivo se usa comúnmente en la técnica, que no se ilustra en los dibujos). El dispositivo de limpieza automático puede eliminar polvo, gotitas y contaminantes que dificultan la transmisión de la luz solar, y mantiene limpio el dispositivo de captación de energía solar 1 y garantiza la transmisión normal de la luz solar. El dispositivo de captación de energía solar 1 está provisto además de un dispositivo de alarma automático activado por daño (este dispositivo se usa comúnmente en la técnica, que no se ilustra en los dibujos). Cuando el dispositivo de captación de energía solar 1 se somete a colisiones, impactos y daños parciales provocados por desastres naturales, se genera automáticamente una alarma para indicar al personal de mantenimiento que repare, reemplace y mantenga el dispositivo a tiempo, de modo que se garantiza la eficacia de captación de luz solar. El dispositivo de captación de energía solar 1 se puede fabricar cumpliendo con especificaciones y dimensiones específicas, y constituye, conjuntamente con el dispositivo de concentración de energía solar 2 y el dispositivo de transferencia de energía solar 3 que cumplen con las correspondientes especificaciones, una unidad de captación de energía solar y conversión fototérmica. El sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar se forma montando y fijando al menos una unidad de captación y conversión fototérmica de energía solar al suelo 5 por medio de un dispositivo de soporte y fijación 4 o empalmando las unidades de captación y conversión fototérmica de energía solar.
El dispositivo de concentración de energía solar 2 es una estructura de lente que se fabrica de cuarzo, plástico, vidrio, vidrio orgánico, plástico metálico, vidrio metálico, materiales compuestos, materiales biológicos, materiales de composición biológica y materiales similares que tienen una transmitancia de luz solar extremadamente alta (mayor de un 90 %) y una reflectancia (menor de un 10 %) y absorción (menor de 1 dB/km) extremadamente bajas. La estructura puede ser una estructura de lente convexa, una estructura de lente Frenkel, una estructura de lente cóncava, una estructura de lente de fibra óptica, una estructura de lente fina, una estructura de múltiples lentes o similar. El dispositivo de captación de energía solar 1 se une a un lado del dispositivo de concentración de energía solar 2, o un lado del dispositivo de concentración de energía solar 2 se forma integralmente con el dispositivo de captación de energía solar 1. De esta forma, en un aspecto, el dispositivo de captación de energía solar 1 transfiere la luz solar captada al dispositivo de concentración de energía solar 2, de modo que el dispositivo de concentración de energía solar 2 concentra y enfoca la luz solar transferida por el dispositivo de captación de energía solar 1 y transfiere la luz solar concentrada y enfocada al dispositivo de transferencia de energía solar 3; y en otro aspecto, el dispositivo de captación de energía solar puede proteger y mantener además el dispositivo de concentración de energía solar 2. El otro lado del dispositivo de concentración de energía solar 2 se conecta directa o indirectamente al dispositivo de transferencia de energía solar 3. El dispositivo de concentración de energía solar 2 se puede conectar directamente al dispositivo de transferencia de energía solar 3 para definir una estructura de lente de fibra óptica, y el dispositivo de transferencia de energía solar 3 se localiza justo en un punto focal donde el dispositivo de concentración de energía solar 2 concentra la luz solar. El dispositivo de concentración de energía solar 2 y el dispositivo de transferencia de energía solar 3 se acoplan entre sí por medio de un material conductor de luz. De esta forma, el dispositivo de concentración de energía solar 2 y el dispositivo de transferencia de energía solar 3 se disponen integralmente por medio del material conductor de luz. La luz solar se concentra en primer lugar por
el dispositivo de concentración de energía solar 2 y a continuación se transfiere al dispositivo de transferencia de energía solar 3 por medio del material conductor de luz. Como tal, la luz solar entra en el dispositivo de concentración de energía solar 2 desde el dispositivo de captación de energía solar 1 y se concentra por el dispositivo de concentración de energía solar 2, y a continuación entra en el dispositivo de transferencia de energía solar 3. En todo este proceso, la luz solar siempre se transmite en el material conductor de luz que tiene una transmitancia extremadamente alta. De esta forma, la pérdida de energía solar es extremadamente baja (menor de un 1 %). Por lo tanto, la pérdida de la luz solar en el proceso de concentración es extremadamente baja, y el dispositivo de concentración de energía solar 2 se puede conectar indirectamente al dispositivo de transferencia de energía solar 3 para definir una estructura de fibra óptica-aire-lente. El dispositivo de captación de energía solar 1 y el dispositivo de concentración de energía solar 2 se montan y se fijan al suelo 5 por medio del dispositivo de soporte y fijación 4. El dispositivo de transferencia de energía solar 3 también se monta y se fija al suelo 5 por medio del dispositivo de soporte y fijación 4. Un extremo (el extremo por el que entra la luz solar) del dispositivo de transferencia de energía solar 3 se dispone justo en el punto focal donde el dispositivo de concentración de energía solar 2 concentra la luz solar. Está presente aire entre el dispositivo de concentración de energía solar 2 y un extremo (el extremo por el que entra la luz solar) del dispositivo de transferencia de energía solar 3. Por lo tanto, el dispositivo de concentración de energía solar 2 y el dispositivo de transferencia de energía solar 3 se conectan indirectamente. Como tal, la luz solar entra en el dispositivo de concentración de energía solar 2 desde el dispositivo de captación de energía solar 1 y se concentra por el dispositivo de concentración de energía solar 2, y entra en el dispositivo de transferencia de energía solar 3 por medio del aire. En todo este proceso, la luz solar siempre se transmite en un entorno de una transmitancia extremadamente alta. El aire tiene una conductividad lumínica muy alta. Por lo tanto, la pérdida de la energía solar es extremadamente baja (menor de un 1 %), y la pérdida térmica de la luz solar en el proceso de concentración también es extremadamente baja. El aire en el presente documento es aire limpio y purificado, en lugar de aire contaminado que contiene un gran número de suspensiones y partículas.
El dispositivo de transferencia de energía solar 3 es un dispositivo de una estructura de fibra conductora de luz que tiene una mayor transmitancia, y es una estructura de fibra conductora de luz que se fabrica de cuarzo, plástico, vidrio, vidrio orgánico, plástico metálico, vidrio metálico, materiales compuestos, materiales biológicos, materiales de composición biológica y materiales similares que tienen una transmitancia de luz solar extremadamente alta (mayor de un 90 %) y una reflectancia (menor de un 10 %) y absorción (menor de 1 dB/km) extremadamente bajas. Un extremo (el extremo por el que entra la luz solar) del dispositivo de transferencia de energía solar se conecta directa o indirectamente al dispositivo de concentración de energía solar 2, y el otro extremo (el extremo por el que sale la luz solar) se conecta a una cámara de reducción de alúmina (AhO3) 15. La luz solar entra en el dispositivo de concentración de energía solar 2 desde el dispositivo de captación de energía solar 1 y se concentra por el dispositivo de concentración de energía solar 2, y a continuación entra en la cámara de reducción de alúmina (Al2O3) 15 por medio de transferencia por el dispositivo de transferencia de energía solar 3. La luz solar concentrada se convierte de fotoenergía en energía térmica en la cámara de reducción de alúmina (AhO3) 15. La alúmina (AhO3) se calienta para disociar la alúmina (AhO3), para mejorar además el proceso de reducción térmica de la alúmina (Al2O3).
Un dispositivo que tiene una estructura de fibra conductora de luz se dispone en el centro del dispositivo de transferencia de energía solar 3, y una capa de protección y una capa aislante se recubren sobre una capa exterior del dispositivo de transferencia de energía solar 3 para evitar daños provocados por el entorno ambiental al dispositivo de transferencia de energía solar 3, por ejemplo, agua, incendios, descargas eléctricas, colisiones o similares.
El dispositivo de captación de energía solar 1 tiene una especificación y dimensión específicas, y pueden definir, conjuntamente con el dispositivo de concentración de energía solar 2 y el dispositivo de transferencia de energía solar 3 cumpliendo con las correspondientes especificaciones, una unidad de captación de energía solar y conversión fototérmica donde se puede disponer un dispositivo de seguimiento de luz solar (el dispositivo se usa comúnmente en la técnica, que por tanto no se ilustra en los dibujos) para mejorar la eficacia de utilización de la luz solar.
El dispositivo de soporte y fijación 4 es una estructura configurada para fijar y soportar el sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar, y fijar de forma segura y firme el sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar al suelo 5, de modo que se garantice la operación estable y segura del sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar. El dispositivo de soporte y fijación 4 tiene forma cilíndrica, una forma de tubería, una forma de bloque, una forma de lámina, una forma de tira o forma similar, y se puede fabricar de un material de acero, un material de aleación, un material de hormigón armado, un material plástico, un material de acero plástico, un material de acero de vidrio, un material de madera o similar.
El suelo 5 es una base para soportar el dispositivo (el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire) y mantiene el dispositivo (el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire) para operar en un entorno estable y seguro. Sin embargo, el suelo 5 no es una estructura limitativa innovada en la presente invención. Es decir, el dispositivo se puede separar de la base y se puede aplicar en un espacio que tenga una altura específica o sobre un nivel de sellado.
11. Sistema de reducción de hidróxido de aluminio 20
El sistema de reducción de hidróxido de aluminio 20 se constituye por una cámara de captación y almacenamiento de hidróxido de aluminio 11, una cámara de molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12, una cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13, una cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14, una cámara de reducción de alúmina 15, un dispositivo de generación de campo eléctrico/campo magnético 15-3, un dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4, un dispositivo de control principal de reducción de alúmina 15-6, una cámara de recuperación y almacenamiento de aluminio 16, una cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18, una cámara de fabricación de electrodos de lámina de aluminio 17, una cámara de procesamiento de oxígeno 19 y estructura similar.
La cámara de captación y almacenamiento de hidróxido de aluminio 11 almacena temporalmente el hidróxido de aluminio captado tras la descarga de la batería de combustible de aluminio-aire, y es una estructura hueca que puede alojar un volumen y un peso específicos de hidróxido de aluminio. La cámara de captación y almacenamiento de hidróxido de aluminio 11 tiene una forma circular, una forma rectangular, una forma poligonal, una forma elíptica, una forma irregular o similar, y se fabrica de un metal, un material compuesto, un material de hormigón armado y ladrillos, un material de hormigón armado, un material plástico, un material de acero plástico o similar. La cámara de captación y almacenamiento de hidróxido de aluminio 11 tiene al menos un puerto de alimentación y al menos un puerto de salida. El puerto de alimentación y el puerto de salida se pueden encender o apagar ambos automáticamente en base al control donde no se alimenta material (hidróxido de aluminio). El interior de la cámara de captación y almacenamiento de hidróxido de aluminio 11 se aísla relativamente del entorno ambiental, y el puerto de salida de la cámara de captación y almacenamiento de hidróxido de aluminio 11 está provisto de un dispositivo de transferencia de hidróxido de aluminio 11-1. El dispositivo de transferencia de hidróxido de aluminio 11-1 es un dispositivo de transferencia con un encendido y apagado que se controla automáticamente. Un extremo del dispositivo de transferencia de hidróxido de aluminio 11-1 se conecta al puerto de salida de la cámara de captación y almacenamiento de hidróxido de aluminio 11, y el otro extremo del mismo se conecta a un puerto de alimentación de la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12. La potencia de transferencia y control del mismo se origina de la energía eléctrica generada por un dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34.
La cámara de molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12 es un dispositivo integrado con la molienda y el secado, y puede moler el hidróxido de aluminio mientras seca el mismo. La cámara de molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12 incluye al menos un molino y al menos un secador. El molino se impulsa por la energía eléctrica generada por el dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34. El secador se impulsa por la energía eléctrica generada por el dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34. El calor del secador se origina del calor residual liberado por la cámara de reducción de alúmina 15 y el dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4. El calor residual se distribuye automáticamente por un dispositivo de distribución de calor residual 33 tras conducirse por medio de una tubería de recuperación de calor residual 31, y se transfiere al secador en la cámara molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12 por medio de una tubería de transferencia de calor 32. La cámara de molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12 incluye al menos un puerto de alimentación y al menos un puerto de salida. El puerto de alimentación de la cámara de molienda y secado de hidróxido de aluminio 12 se conecta al dispositivo de transferencia de hidróxido de aluminio 11-1. El dispositivo de transferencia de hidróxido de aluminio 11-1 transfiere el hidróxido de aluminio en la cámara de captación y almacenamiento de hidróxido de aluminio 11 al molino y al secador en la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12, fabrica el hidróxido de aluminio transferido en polvo seco (que también se denomina polvo seco de hidróxido de aluminio), y a continuación descarga el polvo seco de hidróxido de aluminio desde el puerto de salida de la cámara molienda y de secado de captación de hidróxido de aluminio 12. El polvo seco de hidróxido de aluminio entra en un dispositivo de transferencia de polvo seco de hidróxido de aluminio 12-1. El puerto de salida de la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12 se conecta integralmente al dispositivo de transferencia de polvo seco de hidróxido de aluminio 12-1. El dispositivo de transferencia de polvo seco de hidróxido de aluminio 12-1 es un dispositivo de transferencia con un encendido o apagado que se controla automáticamente. Un extremo del dispositivo de transferencia de polvo seco de hidróxido de aluminio 12-1 se conecta al puerto de salida de la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12, y el otro extremo del mismo se conecta a un puerto de alimentación de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13. La potencia de transferencia y control del dispositivo de transferencia de polvo seco de hidróxido de aluminio 12-1 se origina de la energía eléctrica generada por el dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34.
La cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13 es un dispositivo de reacción química en el que el hidróxido de aluminio se calienta y se descompone en alúmina y agua, y tiene las funciones de agitación y calentamiento. La cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13 está provista de un dispositivo de calentamiento, un dispositivo de agitación y un dispositivo de deshumidificación. Todos estos dispositivos se impulsan por la energía eléctrica generada por el dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34. El calor del dispositivo de calentamiento se origina del calor residual liberado por la cámara de reducción de alúmina 15 y el dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4. El calor residual
se distribuye automáticamente por el dispositivo de distribución de calor residual 33 tras conducirse por medio de la tubería de recuperación de calor residual 31, y a continuación se transfiere al dispositivo de calentamiento en la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13 por medio de la tubería de transferencia de calor 32. La cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13 incluye al menos un puerto de alimentación, al menos un puerto de salida y al menos un puerto de descarga de humedad 13-2.
El puerto de alimentación de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13 se conecta al dispositivo de transferencia de polvo seco de hidróxido de aluminio 12-1. El polvo seco de hidróxido de aluminio se transfiere por la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13 por medio del dispositivo de transferencia de polvo seco de hidróxido de aluminio 12-1.
El puerto de salida de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13 se conecta a un dispositivo de transferencia de alúmina 13-1. La alúmina generada tras la descomposición del hidróxido de aluminio se transfiere a la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14 por medio del dispositivo de transferencia de alúmina 13-1.
Un extremo del puerto de descarga de humedad 13-2 se conecta al dispositivo de deshumidificación y el otro extremo del mismo está en comunicación con el entorno ambiental. El dispositivo de deshumidificación descarga el agua generada tras la descomposición del hidróxido de aluminio por medio del puerto de descarga de humedad.
El hidróxido de aluminio se descompone a una temperatura de 200 °C-1000 °C. A diferentes temperaturas, la alúmina generada tiene diferentes estructuras cristalinas. Por lo tanto, el dispositivo de distribución de calor residual 33 puede regular automáticamente la temperatura en base a fases, de modo que la alúmina generada se muele de forma más sencilla en la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14, y se mezcla con un catalizador.
Un material resistente a alta temperatura se dispone en un lado interno de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13, y un material de conservación de calor se dispone en una carcasa de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13, para reducir la pérdida de calor y prolongar la vida útil del dispositivo. El puerto de descarga de humedad 13-2 de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13 está provisto de un dispositivo de recuperación de calor.
La cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14 se prepara para la descomposición del hidróxido de aluminio, muele además la alúmina y mezcla la alúmina con el catalizador, y a continuación calienta la alúmina de 200 °C-1000 °C a 1000 °C-1500 °C o temperaturas incluso mayores.
Un material resistente a alta temperatura se dispone en un lado interno de la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14, y un material de conservación de calor se dispone en una carcasa de la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina, para reducir la pérdida de calor y prolongar la vida útil del dispositivo.
La cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14 incluye al menos un dispositivo de molienda y calentamiento resistente a alta temperatura, al menos un puerto de alimentación, al menos un puerto de salida y al menos un dispositivo de alimentación de catalizador 14-2.
El dispositivo de molienda y calentamiento se impulsa por la energía eléctrica generada por el dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34, y el calor del dispositivo de molienda y calentamiento se origina del calor residual liberado por la cámara de reducción de alúmina 15 y el dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4. El calor residual se distribuye automáticamente por el dispositivo de distribución de calor residual 33 tras conducirse por medio de la tubería de recuperación de calor residual 31, y a continuación se transfiere al dispositivo de molienda y calentamiento en la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14 por medio de la tubería de transferencia de calor 32.
El puerto de alimentación de la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14 se conecta al dispositivo de transferencia de alúmina 13-1.
El puerto de salida de la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14 se conecta a un dispositivo de transferencia de alúmina preformada 14-1. La alúmina descargada desde el puerto de salida de la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14 se muele además y se calienta a 1000 °C-1500 °C, y se mezcla con el catalizador (lo que se denomina alúmina preformada).
El dispositivo de alimentación de catalizador 14-2 en la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14 es un dispositivo de almacenamiento y alimentación automática de catalizador, en el que los catalizadores alimentados pueden incluir: catalizadores de platino, catalizadores de titanio y catalizadores similares. De acuerdo con diferentes condiciones, se puede alimentar un catalizador o se puede no alimentar ningún catalizador.
El dispositivo de transferencia de alúmina preformada 14-1 es un dispositivo de transferencia con un encendido o apagado que se controla automáticamente. Un extremo del dispositivo de transferencia de alúmina preformada 14 1 se conecta al puerto de salida de la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14, y el otro extremo del mismo se conecta al puerto de alimentación de la cámara de reducción de alúmina 15. Un interruptor resistente a alta temperatura 14-3 y un controlador de interruptor resistente a alta temperatura 14-4 se disponen en una posición donde el otro extremo del dispositivo de transferencia de alúmina preformada 14-1 se conecta al puerto de alimentación de la cámara de reducción de alúmina 15. Usando el interruptor resistente a alta temperatura 14-3 y el controlador de interruptor resistente a alta temperatura 14-4, la alúmina preformada se puede transferir de forma segura a la cámara de reducción de alúmina 15. El interruptor resistente a alta temperatura 14 3 se fabrica con un material resistente a alta temperatura, que puede ser wolframio, magnesia, grafito, nitruro de boro y materiales similares.
La cámara de reducción de alúmina 15 es un lugar donde se reduce el hidróxido de aluminio, y también es un lugar donde la energía solar se convierte en energía térmica. La cámara de reducción de alúmina 15 es un dispositivo hueco, que es resistente a altas temperaturas, tiene una forma cilíndrica, una forma de columna, una forma de prisma y una forma irregular, y se fabrica de uno o más de los materiales que incluyen wolframio, magnesia, grafito y nitruro de boro o un material compuesto de los mismos. Una carcasa 15-1 de la cámara de reducción de alúmina 15 está provista de un material resistente a alta temperatura. La cámara de reducción de alúmina 15 se llena con un gas inerte, que puede ser helio, argón, neón o similar. La cámara de reducción de alúmina 15 también se puede implementar en un entorno de vacío, lo que facilita la evaporación (gasificación) y disociación de la alúmina.
Cuando la alúmina preformada se transfiere a la cámara de reducción de alúmina 15, bajo la irradiación por la luz solar concentrada por el sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar 10, la energía solar se convierte en energía térmica, la alúmina se calienta a aproximadamente 2900 °C y comienza a evaporarse, gasificarse y disociarse. Finalmente, bajo el efecto del catalizador, la alúmina se disocia en iones de aluminio (Al3+) e iones de oxígeno (O2').
Una región lateral de la cámara de reducción de alúmina 15 se conecta al sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar 10 por medio del dispositivo de transferencia de energía solar 3, y transfiere la luz solar concentrada por el sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar 10 a una región de calentamiento 15-2 en la cámara de reducción de alúmina 15. La temperatura en la región de calentamiento deberá alcanzar la temperatura para gasificar un óxido, por ejemplo, por encima de 3000 °C.
Una región intermedia de la cámara de reducción de alúmina 15 está provista de un campo eléctrico/campo magnético. El campo eléctrico/campo magnético se genera por el dispositivo de generación de campo eléctrico/campo magnético 15-3. La energía deseada para generar el campo eléctrico/campo magnético se origina de la energía eléctrica generada por el dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34.
Otra región lateral de la cámara de reducción de alúmina 15 está provista del dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4. El dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4 se conecta a la tubería de recuperación de calor residual 31. La tubería de recuperación de calor residual 31 conduce el calor residual liberado por el dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4 al dispositivo de distribución de calor residual 33. El dispositivo de distribución de calor residual 33 distribuye el calor residual a la cámara de molienda y secado de hidróxido de aluminio 12, la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13, la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de hidróxido de aluminio 14 y el dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34 de acuerdo con las diferentes necesidades para el calentamiento y la generación de potencia, de modo que el calor residual se recicla y se reutiliza.
La alúmina se disocia en iones de aluminio (Al3+) e iones de oxígeno (O2-) en la región de calentamiento 15-2 en la cámara de reducción de alúmina 15; los iones de aluminio (Al3+) y los iones de oxígeno (O2-) se difunden hacia una región de baja temperatura formada por el calor liberado por el dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4; durante el movimiento de difusión, los iones de aluminio (Al3+) y los iones de oxígeno (O2-) pasan a través de la región de campo eléctrico/campo magnético generada por el dispositivo de generación de campo eléctrico/campo magnético 15-3; los iones de aluminio (Al3+) y los iones de oxígeno (O2‘) de alta temperatura se mueven en diferentes direcciones bajo el efecto del campo eléctrico/campo magnético; en este caso, se reducen las colisiones entre los iones de aluminio (Al3+) y los iones de oxígeno (O2‘) de alta temperatura, se incrementan las colisiones entre los iones de aluminio (Al3+) y se incrementan las colisiones entre los iones de oxígeno (O2‘); y con enfriamiento adicional por el dispositivo de separación y enfriamiento de aluminio/oxígeno 15-4, se reduce la temperatura, se forma aluminio en una región donde se agregan los iones de aluminio (Al3+), y se forman moléculas de oxígeno en una región donde se agregan los iones de oxígeno (O2-). De esta forma, el aluminio está en un estado líquido y el oxígeno está en un estado gaseoso.
Un puerto de descarga de aluminio y un puerto de descarga de oxígeno se disponen en la cámara de reducción de alúmina 15. El puerto de descarga de aluminio se conecta a la cámara de recuperación y almacenamiento de aluminio 16. El puerto de descarga de oxígeno se conecta a la cámara de recuperación y almacenamiento de
oxígeno 18. La cámara de recuperación y almacenamiento de aluminio 16 está provista de un dispositivo de transferencia de aluminio 16-2 y un dispositivo de disipación de calor de aluminio 16-3. El dispositivo de transferencia de aluminio 16-2 succiona el aluminio líquido en la cámara de reducción de alúmina 15 hacia la cámara de recuperación y almacenamiento de metal 16. Además, bajo un efecto de enfriamiento del dispositivo de disipación de calor de aluminio 16-3, la temperatura del aluminio se reduce además y el aluminio se almacena temporalmente en la cámara de recuperación y almacenamiento de metal 16.
Asimismo, la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18 está provista de un dispositivo de transferencia de oxígeno 18-2 y un dispositivo de disipación de calor de oxígeno 18-3. El dispositivo de transferencia de oxígeno 18-2 succiona el oxígeno de la cámara de reducción de alúmina 15 hacia la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18. Además, bajo un efecto de enfriamiento del dispositivo de disipación de calor de oxígeno 18-3, la temperatura del oxígeno se reduce además y la presión se reduce además, y el oxígeno se almacena temporalmente en la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18.
La cámara de recuperación y almacenamiento de metal 16 es una estructura de caja de conservación de calor hueca, y un material de conservación de calor se dispone en una carcasa 16-1 de la cámara de recuperación y almacenamiento de metal 16. La cámara de recuperación y almacenamiento de metal 16 incluye al menos un puerto de alimentación y al menos un puerto de salida. El puerto de alimentación de la cámara de recuperación y almacenamiento de metal 16 se conecta a un dispositivo de transferencia de electrodo de lámina de aluminio 17 1. El dispositivo de transferencia de electrodo de lámina de aluminio 17-1 transfiere el aluminio en la cámara de recuperación y almacenamiento de metal 16 a la cámara de fabricación de electrodos de lámina de aluminio 17. En la cámara de fabricación de electrodos de lámina de aluminio 17, el aluminio se fabrica en electrodos de lámina de aluminio que tienen las especificaciones deseadas por la batería de combustible de aluminio-aire.
La cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18 es una estructura de recipiente a presión de conservación del calor hueca. Un material de conservación de calor se dispone en una carcasa 18-1 de la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18. La cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18 incluye al menos un puerto de alimentación y al menos un puerto de salida. El puerto de alimentación de la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18 se conecta al dispositivo de transferencia de oxígeno 18-2. El puerto de salida de la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18 se conecta a un dispositivo de procesamiento y transferencia de oxígeno 19-1 de la cámara de procesamiento de oxígeno 19. El dispositivo de procesamiento y transferencia de oxígeno 19-1 transfiere el oxígeno en la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno 18 a la cámara de procesamiento de oxígeno 19. En la cámara de procesamiento de oxígeno 19, el oxígeno se fabrica en oxígeno a alta presión, oxígeno líquido y oxígeno sólido con las correspondientes especificaciones de acuerdo con las diferentes necesidades, o el oxígeno se devuelve directamente a la naturaleza.
El dispositivo de control principal de recuperación de alúmina 15-6 se configura para controlar todo el proceso de la alúmina en el sistema de reducción de hidróxido de aluminio 20, incluyendo calentamiento, gasificación, disociación, descomposición, enfriamiento y transporte, y garantizar la finalización de la reducción térmica de la alúmina sin ninguna intervención manual.
Un depósito de electrodos de lámina de aluminio 17-2 se configura para almacenar los electrodos de lámina de aluminio fabricados.
Un dispositivo de transferencia de productos terminados de electrodos de lámina de aluminio 17-3 se configura para transferir los electrodos de lámina de aluminio fabricados en la cámara de fabricación de electrodos de lámina de aluminio 17 al depósito de electrodos de lámina de aluminio 17-2 por transporte, cintas transportadoras o similares para su clasificación y disposición.
Un depósito de productos terminados de oxígeno 19-2 se configura para almacenar el oxígeno de alta presión, oxígeno líquido y oxígeno sólido fabricados.
Un dispositivo de transferencia de productos terminados de oxígeno 19-3 se configura para transferir el oxígeno a alta presión, oxígeno líquido y oxígeno sólido fabricados en la cámara de procesamiento de oxígeno 19 al depósito de productos terminados de oxígeno 19-2 por transporte, cintas transportadoras o similares para su clasificación y disposición.
MI. Sistema de recuperación y reciclaje de energía térmica
El sistema de recuperación y reciclaje de energía térmica incluye la tubería de recuperación de calor residual 31, una tubería de transferencia de calor 32, un dispositivo de distribución de calor residual 33 y un dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34. La tubería de recuperación de calor residual 31 y la tubería de transferencia de calor 32 se fabrican de un material que tiene una conductividad térmica alta, que puede ser una tubería térmica superconductora, una tubería térmica, un metal de aluminio, un metal de plata o similar. Especialmente, la tubería térmica superconductora tiene una conductividad térmica muy alta y la pérdida de calor
durante la transferencia de calor es muy pequeña y aproximadamente 0. Por lo tanto, se usa preferentemente la tubería térmica superconductora. El dispositivo de distribución de calor residual 33 es un sistema de control de calor, y puede distribuir el calor a la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido de aluminio 12, la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido de aluminio 13, la cámara de precalentamiento y mezcla de molienda de alúmina 14 y al dispositivo de generación de potencia térmica de energía 34 solar para el calentamiento y la generación de potencia, de modo que el calor residual se recicla y se reutiliza. El dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34 es un dispositivo de generación de potencia térmica, que puede ser un generador de potencia de turbina, un generador de potencia de diferencia de temperaturas de semiconductores, una generación de potencia de cambio de fase o similar. La energía eléctrica generada por el dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar 34 se puede suministrar al dispositivo de acuerdo con la presente invención. De forma alternativa, una parte de la energía eléctrica se puede usar como electricidad consumida diariamente por el personal de operación del aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire.
Además, el calor restante tras la generación de potencia también se puede usar como energía térmica consumida diariamente por el personal de operación del aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire y los residentes circundantes.
Modo de realización 2
La estructura en este modo de realización es similar a la del modo de realización 1. La diferencia está en que en este modo de realización, el dispositivo de transferencia de energía solar 3 se reemplaza por un dispositivo de transferencia de conversión fototérmica (FIG. 2).
La FIG. 2 ilustra una estructura de reemplazo del dispositivo de transferencia de energía solar 3 con una tubería de transferencia de calor 32 en el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención. Con esta estructura, la energía térmica convertida de la energía solar concentrada por el dispositivo de concentración de energía solar 2 se transfiere a la cámara de reducción de alúmina 5. Una tubería de transferencia de calor 32-3 tiene la forma, estructura y material que son los mismos que los de la tubería de transferencia 32. Se usa preferentemente una tubería térmica superconductora.
Un dispositivo de conversión fototérmica de energía solar 32-1 se dispone en el extremo donde la tubería de transferencia de calor 32-3 se conecta al dispositivo de concentración de energía solar 2. El dispositivo de conversión fototérmica de energía solar 32-1 puede convertir de forma altamente eficaz la energía solar en energía térmica (una eficacia mayor de un 80 %), con una reflectancia extremadamente baja (1 %) y una absorción extremadamente alta (mayor de un 80 %). El material resistente a alta temperatura puede ser metales, vidrio, plásticos, óxidos metálicos, óxidos, nitruros, composiciones o similares. El dispositivo de conversión fototérmica de energía solar 32-1 se puede fabricar de uno cualquiera de los materiales anteriores o un material de composición de los mismos. El dispositivo de conversión fototérmica de energía solar 32-1 puede tener un recubrimiento de un nanomaterial que se recubre en un extremo del dispositivo de conversión fototérmica de energía solar 32-1. El dispositivo de conversión fototérmica de energía solar 32-1 convierte la luz solar concentrada por el dispositivo de concentración de energía solar 2 en energía térmica y a continuación transfiere la energía térmica a la tubería de transferencia de calor 32-3. La tubería de transferencia de calor 32-3 a continuación transfiere el calor a la cámara de reducción de alúmina 15.
Un dispositivo de liberación de calor 32-2 se dispone en el extremo donde la tubería de transferencia de calor 32 3 se conecta a la cámara de reducción de alúmina 15. El dispositivo de liberación de calor 32-2 libera rápidamente el calor transferido por la tubería de transferencia de calor 32-2 a la alúmina en la cámara de reducción de alúmina 15, de modo que la temperatura de la alúmina se incrementa rápidamente y la alúmina se gasifica y se disocia. El dispositivo de liberación de calor 32-2 se fabrica de un material que libera calor rápidamente y es resistente a altas temperaturas, que puede ser metales, óxidos metálicos, óxidos, nitruros, composiciones o similares. El dispositivo de liberación de calor 32-2 se fabrica de uno cualquiera de estos materiales o una composición de los mismos. El dispositivo de liberación de calor 32-2 puede ser un recubrimiento de un nanomaterial que se recubre en un extremo del dispositivo de conversión fototérmica de energía solar 32-3. El dispositivo de liberación de calor 32-2 también puede ser una estructura de malla, una estructura de árbol, una estructura de lámina o similar, y puede transferir rápidamente el calor transferido por el dispositivo de conversión fototérmica de energía solar 32-3 a la alúmina en la cámara de reducción de alúmina. 15.
Con respecto al dispositivo de conversión fototérmica de energía solar 32-1 y el dispositivo de liberación de calor 32-2, también se puede no usar la estructura de reemplazo del dispositivo de transferencia de energía solar 3 con la tubería de transferencia solar 32-3 en el aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención. Un extremo de la tubería de transferencia de calor 32-3 está justo en un punto focal del dispositivo de concentración de energía solar 2. La luz solar concentrada por el dispositivo de concentración de energía solar 2 se irradia simplemente a un extremo de la tubería de transferencia térmica 32-3, de modo que la energía solar se convierte en energía térmica. La
tubería de transferencia térmica 32-3 transfiere rápidamente (cerca de la velocidad de la luz) la energía térmica convertida al otro extremo de la tubería de transferencia térmica 32-3 y al extremo donde se conecta la cámara de reducción de alúmina 15, y transfiere en este extremo la calor a la alúmina en la cámara de reducción de alúmina 15.
El aparato de reducción térmica de energía solar de hidróxido de aluminio para una batería de combustible de aluminio-aire de acuerdo con la presente invención también se puede aplicar a la reducción de productos resultantes de la descarga de materiales de ánodo de las otras baterías de combustible de metal-aire.
Específicamente, el aparato de reducción térmica de energía solar de acuerdo con la presente invención también se puede aplicar a la reducción térmica de energía solar de hidróxido de cinc para una batería de combustible de cinc-aire. En esta práctica, la reducción de energía solar del hidróxido de cinc para la batería de combustible de cinc-aire se puede lograr solo reduciendo la temperatura en la cámara de reducción de alúmina 15 a un intervalo de temperatura (1950 °C-2100 °C) en el que el óxido de cinc se gasifica y se disocia. Además, el aparato de reducción térmica de energía solar de acuerdo con la presente invención también se puede aplicar a la reducción térmica de energía solar de hidróxido de magnesio para una batería de combustible de magnesio-aire, reducción térmica de energía solar de hidróxido de hierro para una batería de combustible de hierro-aire, reducción térmica de energía solar de hidróxido de magnesio para una batería de combustible de magnesio-aire, y reducción de productos resultantes de la descarga de materiales de ánodo de otras baterías de combustible de metal-aire.
Aplicabilidad industrial
El aparato de reducción térmica de energía solar de acuerdo con la presente invención se puede aplicar a la reducción de productos resultantes de la descarga de materiales de ánodo de otras baterías de combustible de metal-aire, y por tanto, tiene aplicabilidad industrial.
Claims (27)
1. Un aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar, que comprende un sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar y un sistema de reducción térmica; en el que
el sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar comprende: un dispositivo de captación de energía solar, un dispositivo de concentración de energía solar y un dispositivo de transferencia de energía solar o un dispositivo de conversión fototérmica y transferencia, en el que el dispositivo de captación de energía solar se configura para captar luz solar, el dispositivo de concentración de energía solar se conecta al dispositivo de captación de energía solar y se configura para concentrar luz solar captada, el dispositivo de transferencia de energía solar se conecta al dispositivo de captación de energía solar y se configura para transferir la luz solar concentrada, y el dispositivo de conversión fototérmica y transferencia se conecta al dispositivo de concentración de energía solar y se configura para convertir energía solar concentrada en energía térmica y transferir la energía térmica; y
el sistema de reducción térmica comprende: una cámara de reducción de metal, un dispositivo de generación de campo eléctrico y/o campo magnético, y un dispositivo de separación y enfriamiento, en el que la cámara de reducción de metal se conecta al sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar y se configura para recibir la energía solar o la energía térmica convertida de la energía solar de modo que un óxido metálico en el mismo se calienta y se descompone, el dispositivo de generación de campo eléctrico y/o campo magnético se configura para generar un producto separado y descompuesto de campo eléctrico/campo magnético, y el dispositivo de separación y enfriamiento se configura para formar una región de baja temperatura para enfriar el producto descompuesto y generar respectivamente un metal líquido y un oxígeno gaseoso.
2. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una región lateral de la cámara de reducción de metal se conecta al dispositivo de transferencia de energía solar o al dispositivo de conversión fototérmica y transferencia y se configura para transferir la luz solar concentrada por el sistema de captación y conversión fototérmica de energía solar o la energía térmica convertida de la energía solar a una región de calentamiento en una cámara de reducción de alúmina.
3. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el campo eléctrico/campo magnético se localiza en una región intermedia en la cámara de reducción de metal.
4. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el dispositivo de separación y enfriamiento se localiza en otra región lateral de la cámara de reducción de metal.
5. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cámara de reducción de metal comprende un puerto de descarga de metal y un puerto de descarga de oxígeno.
6. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico, en el que la cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico comprende un puerto de alimentación, un puerto de salida y un dispositivo de alimentación de catalizador, un dispositivo de molienda se dispone en la cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico, y un dispositivo de calentamiento se dispone en una pared de la cámara de mezcla, estando conectado el puerto de salida de la cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico a un puerto de alimentación de la cámara de reducción de metal.
7. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además una cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico, en el que la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico comprende un puerto de alimentación, un puerto de salida y un dispositivo de deshumidificación, un dispositivo de agitación se dispone en la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico, y un dispositivo de calentamiento se dispone en una pared de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico, estando conectado el puerto de salida de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico al puerto de alimentación de la cámara de mezcla de molienda y precalentamiento de óxido metálico por medio de un dispositivo de transferencia de óxido metálico.
8. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende además una cámara de molienda y secado de captación de hidróxido
metálico, en el que la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido metálico comprende un puerto de alimentación y un puerto de salida, y un molino y un secador se disponen en la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido metálico, estando conectado el puerto de salida de la cámara de molienda y secado de captación de hidróxido metálico al puerto de alimentación de la cámara de calentamiento y descomposición de hidróxido metálico por medio de un dispositivo de transferencia de polvo seco de hidróxido metálico.
9. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende además una cámara de captación y almacenamiento de hidróxido metálico, en el que la cámara de captación y almacenamiento de hidróxido metálico comprende un puerto de alimentación y un puerto de salida, estando conectado el puerto de salida de la cámara de captación y almacenamiento de hidróxido metálico al puerto de alimentación del cámara de molienda y secado de captación de hidróxido metálico por medio de un dispositivo de transferencia de hidróxido metálico.
10. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una cámara de recuperación y almacenamiento de metal, en el que la cámara de recuperación y almacenamiento de metal se conecta al puerto de descarga de metal de la cámara de reducción de metal, y un dispositivo de transferencia de metal y un dispositivo de disipación de calor de metal se disponen en la cámara de recuperación y almacenamiento de metal, estando configurado el dispositivo de transferencia de metal para succionar un metal líquido en la cámara de reducción de metal hacia la cámara de recuperación y almacenamiento de metal, de modo que una temperatura del metal se reduce además bajo un efecto de enfriamiento del dispositivo de disipación de calor de metal, y el metal se almacena en la cámara de recuperación y almacenamiento de metal.
11. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende además una cámara de preparación de electrodo metálico, en el que el metal se transfiere de la cámara de recuperación y almacenamiento de metal a la cámara de preparación de electrodo metálico por medio de un dispositivo de transferencia de electrodo, y el metal se prepara en un electrodo metálico que tiene una especificación deseada en la cámara de preparación de electrodo metálico.
12. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la cámara de recuperación y almacenamiento de metal es una estructura de caja de conservación de calor hueca, y una carcasa de la cámara de recuperación y almacenamiento de metal comprende un material de conservación de calor.
13. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo de conversión fototérmica y transferencia comprende una tubería de transferencia de calor, estando dispuesto un dispositivo de conversión fototérmica de energía solar en un extremo de la tubería de transferencia de calor por el que la tubería de transferencia de calor se conecta al dispositivo de concentración de energía solar y configurado para convertir la energía lumínica en energía térmica, y estando dispuesto un dispositivo de liberación de calor en el otro extremo de la tubería de transferencia de calor y conectado a la cámara de reducción de metal.
14. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo de conversión fototérmica y transferencia es una tubería de transferencia de calor, estando localizado un extremo de la tubería de transferencia de calor en un foco del dispositivo de concentración de energía solar y estando conectado el otro extremo de la tubería de transferencia de calor a la cámara de reducción de metal.
15. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la tubería de transferencia de calor es una tubería térmica superconductora.
16. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo de captación de energía solar, el dispositivo de concentración de energía solar, el dispositivo de transferencia de energía solar o el dispositivo de conversión fototérmica y transferencia constituye una pila de conversión fototérmica, y el sistema de conversión fototérmica de captación de energía solar comprende una pluralidad de dichas pilas de conversión fototérmica.
17. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 16, que comprende además un dispositivo de soporte y fijación configurado para soportar y fijar las pilas de conversión fototérmica.
18. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo de captación de energía solar, el dispositivo de concentración de energía solar y el dispositivo de transferencia de energía solar se conectan estrechamente o se disponen integralmente.
19. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un extremo del dispositivo de transferencia de energía solar por el que el dispositivo de transferencia de energía solar se conecta al dispositivo de concentración de energía solar se localiza en un foco del dispositivo de concentración de energía solar.
20. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que un lado del dispositivo de captación de energía solar por el que el dispositivo de captación de energía solar capta la luz solar está provisto de un dispositivo de limpieza automático.
21. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo de seguimiento automático de luz solar, en el que el dispositivo de seguimiento automático de luz solar se configura para controlar las direcciones del dispositivo de captación de energía solar y el dispositivo de concentración de energía solar, de modo que entra más luz solar en el dispositivo de captación de energía solar.
22. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el dispositivo de captación de energía solar está provisto de un dispositivo de alarma automático activado por daño.
23. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno, en el que la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno está provista de un dispositivo de transferencia de oxígeno y un dispositivo de disipación de calor de oxígeno, estando configurado el dispositivo de transferencia de oxígeno para succionar oxígeno en la cámara de reducción de metal hacia la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno, de modo que una temperatura del oxígeno se reduce además bajo un efecto de enfriamiento del dispositivo de disipación de calor de oxígeno, y el oxígeno se almacena temporalmente en la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno.
24. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con la reivindicación 23, en el que una carcasa de la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno comprende un material de conservación de calor, y la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno comprende un puerto de alimentación y un puerto de salida, estando conectado el puerto de alimentación de la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno a un dispositivo de transferencia de oxígeno, estando conectado el puerto de salida de la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno a un dispositivo de procesamiento y transferencia de oxígeno, y estando configurado el dispositivo de procesamiento y transferencia de oxígeno para transferir oxígeno en la cámara de recuperación y almacenamiento de oxígeno a una cámara de procesamiento de oxígeno.
25. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, que comprende además un sistema de recuperación y reciclaje de calor, en el que el sistema de recuperación y reciclaje de calor comprende una tubería de recuperación de calor residual, una tubería de transferencia de calor, un dispositivo de distribución de calor residual y un dispositivo de generación de potencia térmica de energía solar, estando conectado la tubería de recuperación de calor residual a un dispositivo de enfriamiento y/o disipación de calor en el aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar y configurado para transferir el calor por medio de la tubería de transferencia de calor, y estando configurado el dispositivo de distribución de calor residual para distribuir el calor a un dispositivo de generación de potencia térmica y/o de calor para la generación de potencia.
26. El aparato para preparar un metal basado en la reducción térmica de energía solar de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, en el que el metal preparado es aluminio, cinc, magnesio, litio, hierro o sodio.
27. Un procedimiento para la preparación de un metal basado en la reducción térmica de energía solar, en el que el aparato como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24 se emplea en el procedimiento para la preparación de metal.
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