的氢气出口相连通。抽氧真空管道8的进口与多个氧离子导体反应腔4的氧气出口相连通。
[0038]本实施例中，设置了3个质子导体反应腔和3个氧离子导体反应腔。质子导体反应腔3和氧离子导体反应腔4交替设置。质子导体反应腔3和氧离子导体反应腔4内部分别有质子导体催化剂5和氧离子导体催化剂6。
[0039]本实施例中，抽氢真空管道7和抽氧真空管道8设置于质子导体反应腔3和氧离子导体反应腔4的内侧，并且两者在高度方向上相互错开，分别与质子导体反应腔3和氧离子导体反应腔4的相应出口相连通。
[0040]本领域技术人员应当可以理解，抽氢真空管道7和抽氧真空管道8还可以设置于水蒸气流通管路的外侧，或者其中之一在内侧，其中另一在外侧，均可以实现本发明。
[0041]在抽氢真空管道7上，设置氢气出口9。在抽氧真空管道8上，设置氧气出口 10，而氢气出口 9和氧气出口 10另外一侧连接真空栗以使质子导体反应腔3和氧离子导体反应腔4可以在需要维持较低气体分压时抽真空来降低压强。
[0042]其中，水蒸气入口 I和水蒸气出口 2以及氢气出口 9和氧气出口 10分别通过集热器壁面伸出至集热器外部以便通入水蒸气和在室温条件下连接真空栗。
[0043]需要说明的是，水蒸气入口1、水蒸气出口 2、质子导体反应腔3、氧离子导体反应腔4均由导热密封材料组成。其中，水蒸气入口 1、水蒸气出口2管道形状可以但不仅限于圆形，质子导体反应腔3、氧离子导体反应腔4可以但不仅限于圆柱形腔体。质子导体反应腔3、氧离子导体反应腔4通过管道交替连接，其数量可以通过计算确定大于等于2的合理值，使通入的水蒸气完全分解。并且，质子导体反应腔3和氧离子导体反应腔4的剖面形状为圆形、方形、三角形、梯形或多边形。
[0044]抽氢真空管道7、抽氧真空管道8、氢气出口9、氧气出口 10由密封材料构成，其管道截面可以但不仅限于圆形。集热器开口 11、复合抛物面聚光器12和反应室13由绝热密封材料构成，其中集热器开口 11可以但不仅于圆锥面，反应室13可以但不仅限于圆柱腔室。
[0045]本实施例中，质子导体反应腔3、氧离子导体反应腔4分别连接至不同的真空栗，质子导体反应腔3的氢分压和氧离子导体反应腔4中的氧分压低于10—5atm，但本发明并不以此为限，只要质子导体反应腔3内的氢分压低于在工作温度下水分解到热平衡时的氢分压，氧离子导体反应腔4中的氧分压低于在工作温度下水分解到热平衡时的氧分压即可。一般情况下，氢分压和氧分压只要低于10—3atm即可实现本发明，若水蒸气入口处压力大于一个大气压，则所需维持的氢分压和氧分也相应上升。并且，两腔室的氧分压和氢分压可以相同，也可以不同，本发明不对此进行限制。
[0046]需要说明的是，虽然本实施例中采用真空栗来控制质子导体反应腔3内的氢分压和氧离子导体反应腔4内的氧分压，但本发明并不以此为限。举例来说:
[0047](I)对于质子导体反应腔3而言，降低氢分压的方式不限于本实施例中使用真空栗的方式，还可以向其中通入不与水蒸气反应的氧化性气体，例如CO2气；或者在质子导体反应腔内放入能够与氢气结合的物质，例如活性炭;或者在质子导体反应腔内放入能够吸附氢气和/或能够去除氢气的物质;或者通入惰性气体以获得所需的较低氢分压。
[0048](2)对于氧离子导体反应腔4而言，降低氧分压的方式不限于本实施例中利用真空栗的方式，其还可以在氧离子导体反应腔内通入氢气等不与水蒸气反应的还原性气体;或者也可以在氧离子导体反应腔内放活性炭等能够与氧气结合、能够吸附氧气和/或能够去除氧气的物质;或者是通入惰性气体以获得所需的较低氧分压。
[0049]质子导体催化剂5和氧离子导体催化剂6的材料均已为本领域技术人员所熟知，此处仅给出几种常用的材料，作为例子，质子导体催化剂材料选自以下材料中的一种:Ba3-xKxHx(P04)2(0 <χ< 3)和SrZmY0.Q503—x( O <x< 3)等。氧离子导体催化剂材料选自于以下材料中的一种:BaxSri—xCoyFei—y03-s(0 < x < 1,0 < y < 1,0 < δ<3)，Ce02和Lai—xSrxCoi—yFey03-s(0<x< 1，0<δ<3)等。
[0050]本实施例交替分解水制取氢气氧气装置可以采用高温太阳能为能量来源，反应温度控制在1500°C以上，即由蒸汽通道内进入的水蒸气的温度在1500°C以上，并且保证质子导体反应腔和氧离子导体反应腔内的温度在1500°C以上。但本发明并不以此为限。本发明还可以采用核能和传统化学能源。并且，工作温度在300°C以上就能够完成本发明。
[0051]以下介绍本实施例交替式制取氢气装置的工作过程:
[0052](I)首先通过真空栗使质子导体反应腔3和氧离子导体反应腔4内维持较低气体分压，使质子导体催化剂5和氧离子导体催化剂6处于失氢和失氧状态；
[0053](2)由水蒸气入口通入高温水蒸气:
[0054]A:当高温水蒸气流入到质子导体反应腔I时，水蒸气会部分热解为氢气和氧气，其中氢气会和处于失氢状态的质子导体催化剂5结合，使处于失氢状态的质子导体催化剂5恢复至正常状态。而由于气体组分中氢气减少，使水分解的热化学平衡向正向移动，水继续分解产生新的氢气和氧气，但由于和质子导体催化剂5结合的氢气量受到真空栗的低压状态所限，水蒸气的分解率较小。此时混合气体中氧气分压大于氢气分压；
[0055]B:混合气体继续流入氧离子导体反应室4中，混合气体中氧气将会和处于失氧状态的氧离子导体催化剂6结合，使处于失氧状态的氧离子导体催化剂6恢复至正常状态。由于气体产物中氧气量减少，水蒸气热解平衡向正向移动继续产生新的氢气和氧气。混合气体继续流入下一个交替连接的质子导体反应室中使氢气继续和处于失氢状态的质子导体催化剂结合。
[0056]反复重复上述过程，水蒸气将会在交替连接的质子导体反应腔3和氧离子导体反应腔4中不断分解。当水蒸气充分分解后，再重复真空栗分别抽氢抽氧，使质子导体催化剂5和氧离子导体催化剂6分别处于失氢和失氧状态，而后通入新的高温水蒸气不断重复上述过程可以使水蒸气被不断分解为氢气和氧气。
[0057]综上，水蒸气将会被交替分解，整个装置宏观上将水蒸气分解为氢气和氧气并通过氢气出口 9和氧气出口 10被抽出装置。上述水蒸气流通过程也可以颠倒，即先通过氧离子导体反应腔6，再通过质子导体反应腔5，不影响装置效果和装置保护范围。
[0058]经过计算，水蒸气各经过10组质子导体反应腔和氧离子导体反应腔后，该装置的水分解率达到95%以上，不考虑热量回收，真空栗所耗功以光电转化效率为15%折算成太阳能，该装置从热能到化学能的转换效率可以达到40%以上。
[0059]需要说明的是，虽然氢气是本实施例的主要目的，但氧气也是有用的。氧气在医疗、化工、动力等方面的需求量很大。由于质子导体催化剂和氧离子导体催化剂对氢气和氧气具有选择性的特点，制取的氢气和氧气纯度都非常高。而无论是高纯氢还是高纯氧，价值都很高。目前工业上大批量制取氢气主要来自天然气重整反应，而产物中残留的一氧化碳不易完全去除;工业大批量制取氧气主要来自空气液化分离，而空气成分中含有的氮气、二氧化碳等成分不易完全分离。因此目前工业制取高纯氢、高纯氧均需要多次纯化工艺，成本较高。本装置制取高纯氢、高纯氧极少含有别的杂质，一步到位，具有良好的推广应用价值。
[0060]二、第二实施例
[0061]在本发明的第二个示例性实施例中，提供了一种交替式制取氢气装置，具体为交替促进甲烷重整制取氢气和二氧化碳。本实施例交替式制取氢气装置的结构同样请参考图1?图4。
[0062]关于集热器，本实施例与第一实施例相同，此处不再详细说明。
[0063]请参照图3和图4，本实施例中，反应器包括:交替设置并通过管道连接的若干个质子导体反应腔3和碳酸根离子导体反应腔(见图1?4中氧离子导体反应腔4的位置)、抽氢真空管道7和抽二氧化碳真空管道(见图1?4中抽氧真空管道8的位置)。
[0064]其中，首个反应腔