能源是人类社会运行和发展的基石,当前化石能源枯竭和环境恶化是人类社会面临的巨大挑战。在众多的新能源中,唯有太阳能拥有巨大的潜力,各国学者将目光纷纷投向了各种利用太阳能的新型技术,主要有太阳能光伏发电、太阳能光热发电、太阳能光催化以及热催化等等。由于现代能源体系中电能与化石燃料的燃烧都是重要组成部分,因此对太阳能的利用也应该考虑匹配和替代现有化石能源体系的新方式。光热协同生产太阳能燃料是一种集转存一体的新途径,可以克服太阳能分散性、间歇性的特点,主要通过太阳能分解H₂O、CO₂等生成H₂、CO和其他碳氢燃料,在利用太阳能燃料的同时完成碳源的循环,不增加额外碳源,理论情况下做到对环境“零”排放。课题组在深入研究光热协同催化材料的同时提出将太阳能燃料生产与槽式集热系统相结合的思路,对太阳能燃料的工业化进行初步探索。搭建实验室规模的光热协同槽式反应集热平台,分别采用了以商用P25和Cu负载的TiO₂为催化反应材料制作的光热协同管式反应器进行实验,分解CO₂生成CO。平均CO循环产量为1.54μmol?h^-1和7.63μmol?h^-1,且产量稳定。虽然相比于本课题组材料实验的平均产量低,但也证明了此光热协同反应平台的可行性。对系统燃料生产的集热部分的能量进行计算,集热子系统能量利用效率为η_h=56.79%,显示了集热反应器对投射在内管表面的光能量具有良好的响应能力。对系统建立传热模型进行分析,分析计算得到反应器的各项热损失,并通过能量守恒得到导热油的理论热功率。根据管壁温度和导热油物性、工况通过传热计算得到集热子系统的理论热功率和热效率,并通过对比分析造成系统能量利用效率低的原因主要有光路聚集性较差、散失能量多;管路接头、部分外露的金属软管以及油路其他部分也存在热损失;非真空状态的反应腔造成较高的壁温,增大了与环境之间的对流传热量;光热响应材料存在光热转换过程中的损失,气体存在对光热响应材料的效果也具有不利的影响。最后,根据以上分析对系统未来的改进提出可行性建议。