BEAM-DOWN SOLAR-THERMOCHEMICAL REACTOR FOR THE ULTRA-HIGH TEMPERATURE DISSOCIATION OF SOLID-OXIDES AND CREATION OF SOLAR FUELS AND MATERIALS AND METHODS OF USE THEREOF

A cavity reaction chamber including a reaction surface in the shape of an inverted cone and having a top and a bottom. Powder supply containers supply a layer of powdered reactant to the reaction surface. A beam of incident radiation diverges onto the reaction surface. A gas outlet receives gas exiting the reaction chamber. In semi-continuous operation, the reactor further includes an annular solids outlet, surrounding the gas outlet and positioned to collect solids exiting the reaction chamber. The reactor may be used in a process for producing solar fuels and solar materials, for example, by concentrating sunlight as incident radiation, feeding ZnO as the powdered reactant, collecting dissociated Zn and O2 as gaseous products, cooling gaseous products to precipitate solid Zn particles, reacting collected Zn particles with H2O to create ZnO and H2, recycling resulting ZnO into the feed stream, and capturing the H2 and/or the O2. Cette invention concerne une chambre réactionnelle à cavité constituée d'une surface réactionnelle sous forme d'un cône inversé et comportant une partie supérieure et une partie inférieure. Des contenants de poudre fournissent une couche de réactif en poudre sur la surface réactionnelle. Un faisceau de rayonnement incident est appliqué sur la surface réactionnelle. Le gaz sortant de la chambre réactionnelle est évacué par un port de sortie. En mode de fonctionnement semi-continu, le réacteur comporte également un port circulaire de sortie des solides, qui entoure le port de sortie de gaz et est placé de manière à collecter les solides sortant de la chambre réactionnelle. Le réacteur peut être utilisé dans un procédé permettant de produire des combustibles solaires et des matériaux solaires, par exemple en concentrant la lumière solaire comme rayonnement incident, en introduisant ZnO comme réactif en poudre, en recueillant Zn et O2 dissociés comme produits gazeux, en refroidissant les produits gazeux pour précipiter les particules solides de Zn, en faisant réagir les particules de Zn recueillies avec H2O pour obtenir ZnO et H2, en recyclant ZnO résultant en courant d'alimentation, et en capturant H2 et/ou O2.