کوره های خورشیدی (Solar furnace)

کوره های خورشیدی از کلکتورهای با تمرکز بالا و در نتیجه دمای بالا و به شکل بشقاب سهموی و از نوع هلیوستات ساخته شده اند. این کوره ها در ابتدا برای فرآوری و فرایندهای تبدیل مواد مورد استفاده قرار گرفتند. فرآیند تبدیل مواد در اثر تبدیل شیمیایی مواد می باشد که در معرض مستقیم انرژی متمرکز شده قرار می گیرند.
تحقیقات وسیعی در زمینه کاربرد این سیستمها در تولید محصولات با ارزش افزوده نظیر فولرنز” و مولکول های بزرگ کربن انجام گرفته است. همچنین کاربردهای تجاری مهمی نظیر نیمه هادیها، فوق هادیها و تهیه محصولاتی مانند سیمان که با به کارگیری این سیستم ها امکان پذیر است، مورد توجه بوده اند.
اگرچه در مقیاس تجاری بزرگ این کاربردها عملی نشده است اما نمونه ای از واحدهای آزمایشگاهی در این زمینه ساخته شده است. یک فرآیند ترموشیمیایی خورشیدی توسط استین فلد و همکاران توسعه یافته است که این فرآیند با کاهش اکسید روی به سمت تولید همزمان روی، هیدروژن و مونواکسید کربن می گردد. یک راکتور شیمیایی خورشیدی ساخته شده است که در دمای ۱۲۵۰ درجه کلوین و فشار اتمسفر کار می کند و با تمرکز خورشیدی ۲۰۰۰ و بازده ۰/۴ تا ۰/۶۵ به بازیافت حرارتی محصول بستگی دارد. این راکتور شیمیایی توان ۵ کیلووات را تولید کرده و در یک کوره خورشیدی با شار و جریان بالا به کار گرفته شده است. ذرات اکسید روی مطرح شده در یک جریان گردابی تشکیل یافته از گاز طبیعی در داخل یک دریافت کننده حفره ای و در معرض نور خورشید تمرکز یافته از یک میدان هليوستات قرار دارند. اب ذرات در مجاورت مستقیم با شار تشعشعی بالا قرار دارند تا از عدم کارآمدی و هزینه مبدلهای حرارتی جلوگیری شود.
یک کوره خورشیدی تمرکز دهنده با توان ۲ کیلووات برای مطالعه تجزیه حرارتی اکسید تیتانیوم در یک محیط حاوی آرگون و در دمای ۲۳۰۰ تا ۲۸۰۰ درجه کلوین استفاده شده است. نرخ تجزیه به نرخی که اکسیژن از سطح مشترک گاز مایع پخش و توزیع می شود، بستگی دارد. این نرخ با شبیه سازی عددی از حل توأم معادلات تعادل شیمیایی و انتقال جرم در جریان پایدار بدست می آید.