[發明專利]從大氣、工業和機動車燃燒廢氣中捕獲二氧化碳

有效

• 申請號: 200980154574.1
• 申請日: 2009-11-19
• 公開（公告）號: CN102282343A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: K·D·默里;K·A·默里
• 申請（專利權）人: K·D·默里;K·A·默里
• 主分類號: F01N3/08
• 分類號: F01N3/08;B01D53/62;F01N3/00;B01D53/92;B01D53/34
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

相關申請的交叉引用

該申請涉及并且要求保護2009年6月2日申請的國際申請號PCT/US2009/045932的優先權，國際申請號PCT/US2009/045932要求保護2008年11月19日提出的臨時申請序列號61/116,102的優先權。

背景技術

通過化學吸收二氧化碳(CO₂)的過濾系統可開發二氧化碳的有機勢能，降低或排除其排放到大氣中，并且使用替代方法安全利用它。利用現有能源從大氣、工業廢氣和汽車排放的尾氣中吸收二氧化碳進行碳固定的方法在這里進行介紹。廢炭和燃燒產物經過化學處理變成有用材料，這種材料含有固體固定狀態的二氧化碳，對環境無害。這種材料是一種包含二氧化碳的粘合劑。

生物質和化石燃料的燃燒不斷增加大氣中溫室氣體濃度。尤其是，溫室氣體二氧化碳是最有助于顯著增加這些氣體在空氣中的比例的物質。自工業革命以來，這些人為二氧化碳導致大氣中增加了百萬分之一百(ppm)。目前，全球二氧化碳水平約為365ppm。

現在，公眾和科學界關注二氧化碳引起氣候變化的潛在危險影響。大氣測量表明在對流層的中間層中二氧化碳每年不斷增加。本研究，由Mauna?Loa?Observatory?in?Hawaii(夏威夷茂納羅亞天文臺)，Scripps?Institute?of?Oceanography(斯克里普斯海洋學研究所)的Keeling(基林)和Whorf(沃夫)進行了有史以來大氣中二氧化碳讀數的最長的連續記錄。這些記錄表明從1958年至2004年每年增加19.4％(平均)。

除了全球變暖周期在很大程度上歸因于熱量阻斷分子，二氧化碳的吸收導致海洋酸化的近期研究表明近海處pH值穩定降低，并證實北美西部大陸架被酸化的水上涌。2008年Science(《科學》)上刊登的Feely(費利)等人的文章，顯示酸化對海洋動物的負面影響是減少其鈣化率。

今天減少碳排放量的嘗試包括燃煤發電廠的濕式洗滌器和汽車催化轉換器。這些方法，以及其他方法，在美國被采用了幾十年，發揮作用。唯一例外是，然而，他們顯示出適度效果，他們只處理生產時排放的廢氣。碳控制的有效性是機動車輛排放廢氣的國際驗收標準和全球工業污染控制技術的關鍵要求。

雖然重要的工作是需要發展源驅動解決方案，新的開放式空氣CO₂捕捉方法也需要根據溫室問題及其影響的增長來執行，并隨著時間的推移變得更加顯著。在這里，我們公開了碳捕獲與儲存兩種情況下的方法的幾個實施方案。

依據本發明的一個方面，在機動車輛方面，活性化學二氧化碳控制裝置利用原廠排氣系統釋放的發動機驅動的壓力脈沖。壓力脈沖隨發動機每分鐘轉速(RPMs)對應的頻率增加或減少。為了保持排氣通暢，防止不必要的限制，二氧化碳控制裝置設計成最小限度中斷至無中斷推動排氣直接通過。環形排氣能源被沿穿流設備筒壁的二氧化碳吸收材料接收。含有燃燒氣體的能量脈沖接觸填充材料，排放出一部分污染物。

膨脹氣室內的填充材料是一種含硅的耐高溫陶瓷羊毛基材。用弱堿對其進行處理，并用不銹鋼插頭按百葉窗板固定放置，從過濾器分離流路。在二氧化碳飽和后，過濾器機架內的pH值指示劑隨后讀取酸性改變值。廢過濾器填充材料可以回收，更換的過濾器很容易安裝并快速回到腔內。過濾器的使用壽命短，并且能在幾個月內測量出來。每個過濾器捕捉二氧化碳的數量也可以方便測量出碳排放額度和/或返還體制。

過濾器，現在含二氧化碳和其他污染物，然后進行化學處理，以防止二氧化碳重新進入地球系統：生物圈、巖石圈、大氣等的隔絕儲存問題和未來潛在的問題。

根據本發明的其他方面，化學吸收二氧化碳過濾系統都采用風力、波浪、壓力、太陽能和對流發電。它們具有相似之處，因為當與現成有售的、現成材料和產品組合時，它們具有創造可替代的能源的潛力。其結構，由′強制空氣′管道組成，包含用于額外的碳提取工藝的二氧化碳。此外，被捕獲的碳用于組裝有用的材料。

在某些處理煙道堆棧排放中的高濃度碳的已知技術中，碳首先用水和弱堿性羥基溶液吸收。該反應成立并且是通用的。當迅速從空氣中吸附二氧化碳時，輕微堿性體系酸性增加時，氫氧化鈉或氫氧化鉀的稀溶液改變。然后，加入氫氧化鈣，由于溶液中現在存在二氧化碳，碳酸鈣固體沉淀形成。

在減少能源需求的努力中，根據本發明的一個方面，用于二氧化碳收集的更清潔的可替代過程通過直接將氯化鈣水溶液與氫氧化鈉(NaOH)水溶液混合沉淀出碳酸鈣來實現。

在上述反應中，溶解二氧化碳和碳酸之間建立起平衡。隨后，碳酸按兩步解離：