[發明專利]清潔電力系統云電極常壓等離子體二氧化碳分解環保設備

無效

• 申請號: 201110314454.2
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN103028314A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 崔錦華
• 申請（專利權）人: 遼寧師范大學
• 主分類號: B01D53/62
• 分類號: B01D53/62;B01D53/76;B01D53/02;C01B31/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明專利涉及一種用于環境保護的風電、壓電及太陽能光伏發電系統下云電極常壓放電等離子體二氧化碳分解的工藝設備和流程設計，以回收一氧化碳并還氧于大氣為實施目標，屬于可有效控制溫室效應、緩解氣候惡化的高新技術領域。

背景技術

當前，人類面臨主要由二氧化碳引起的溫室效應致氣候急劇惡化的嚴峻挑戰。近年來，相關領域世界頂級科學家認為“如果我們只使用一些治標不治本的技術試圖限制二氧化碳排放，最終會扼殺經濟增長；但是如果我們不以現有的技術為未來25年進行積極部署的話，到時候即便是集中了世界上所有的新技術都不能阻止災難的發生”。此處“不能阻止災難的發生”是指人類對于氣候惡化導致人口驟減甚至更糟的后果將無力回天。近年來少數地區試行二氧化碳制成干冰深埋海底的研究工作，但卻倍受質疑，因為這種耗資很大的技術還很容易在地震時引發二氧化碳瞬間大量釋放，造成毀滅性災難。因此我們急需“有效分解二氧化碳，還氧于大氣”的高新技術。常壓等離子體二氧化碳分解是一個解決此類問題非常有希望的技術，但是目前等離子體二氧化碳分解制氧的關鍵技術難題之一是由于放電工藝設備特別是電極設計不合理而轉化率太低；其二是市電系統下的放電等離子體二氧化碳分解是一個能量倒補的惡性循環。目前還沒有用二氧化碳快速分解制取氧氣并還氧于大氣的良策。本發明正是基于解決如此嚴峻的人類生存與發展問題并破解常壓等離子體二氧化碳分解還氧于大氣技術設備中的這兩項應用難題而提出的。本發明設計的二氧化碳氣源可由直接連在熱電廠等二氧化碳排放大戶的排放口或經大規模捕集得到的二氧化碳貯存器充當，以形成綠色循環經濟產業鏈。

發明內容

為大幅提高等離子體二氧化碳分解制氧轉化率問題，本發明專利解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明提供一種產生常壓冷等離子體放電的云電極設計技巧。通常常壓等離子體二氧化碳分解使用的電極包括尖端-平板和介質阻擋等，結果要么是反應區氣體溫度太高，要么是反應區能量密度太低，均導致二氧化碳轉化率太低，沒有工業應用價值。本發明設計了一種新型的單層或多層云電極，放電區常壓氣體溫度可控制在冷等離子體范圍，中心電極與云電極所形成的放電通道密度可多至每平方厘米成百上千個或更高數量級。

為解決市電等離子體二氧化碳分解技術的能量倒補問題，本發明專利解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明采用當前可行的風電、壓電與太陽能光伏發電聯合供電系統下的等離子體二氧化碳分解還氧于大氣的大、中、小型設備，其中包括與等離子體發生器配套的高壓電源和反應器。本發明完全以風電、壓電和太陽能光伏發電代替市電為常壓等離子體二氧化碳分解提供清潔能源，本發明的這一設計可破解市電系統下常壓二氧化碳等離子體放電分解還氧于大氣技術的能量倒補的惡性循環難題。

為解決常壓等離子體二氧化碳一次反應不完全的問題，本發明專利解決其技術問題所采用的技術方案是：本發明常壓等離子體二氧化碳分解制取或釋放氧氣的技術設備采取循環反應器的設計技巧，即反應器中二氧化碳進料放電反應后，主要產物氧氣和一氧化碳連同未反應的二氧化碳一同進入二級連續高效選擇吸附分離系統，其中，二氧化碳經第一級高效選擇吸附分離后返回反應器進行再反應；一氧化碳經第二級高效選擇吸附分離后作為產品回收；在本發明設計的連續二級高效選擇性吸附系統中無選擇性吸附的氧氣經尾氣終端處理后可直接放空，以實現還氧于大氣的實施目標。

附圖說明

結合附圖對本發明專利說明如下：圖1是清潔電力系統下常壓等離子體二氧化碳分解還氧于大氣的高新技術設備流程圖。圖中，1是風電、壓電和太陽能光伏發電聯合補償電力系統，2是與此電力系統以及與等離子體反應器適配的直流或低頻至高頻高壓電源，3是二氧化碳氣源，4是二氧化碳進氣口，5是筒型云電極等離子體放電反應器縱剖面圖，6是多層云電極，7是云電極等離子體反應器的絕緣密封蓋，8是中心電極，9是云電極接地端，10是反應流出物出口，11是二氧化碳選擇性高效吸附系統，12是一氧化碳選擇性高效吸附系統，13是尾氣終端處理系統，14是氧氣放空端，15是一氧化碳解吸回收系統，16是二氧化碳解吸回收系統，17是循環泵，18是二氧化碳反應氣體循環入口。圖2是中心電極與多層云電極設置截面圖。圖2中1是中心電極截面點，2是多層云電極截面環。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明專利作進一步說明。

此技術實施可按流程圖所示關系連接，以清潔電力系統1提供電力給高壓電源2，并經高壓電源2連接中心電極8。二氧化碳氣源可由直接連在熱電廠等二氧化碳排放大戶的排放口或經大規模捕集得到的二氧化碳貯存器充當。氣源的二氧化碳經入口4進入云電極等離子體反應器，在中心電極與云電極之間發生放電反應，反應主要生成物氧氣和一氧化碳以及未反應的二氧化碳氣體混合物一同流經出口10，先后流經選擇吸附系統11和12，經載有高效二氧化碳選擇性吸附劑的吸附系統11和載有高效一氧化碳選擇性吸附劑的吸附系統12后，尾氣中僅剩余氧氣和極少量的碳氧化物，再經系統13檢測并對極少量的碳氧化物作最后完全處理后，即可由終端出口14將氧氣放空。15是可與12進行旋轉切換的同樣載有高效一氧化碳選擇性吸附劑的交替系統，交替至位置15時可進行解吸回收一氧化碳的操作，即在系統12吸附一氧化碳一段時間接近飽和后與系統15進行類似于氣相色譜進樣六通閥設置的旋轉切換，并在15中進行解吸回收一氧化碳的操作。系統11與16的旋轉切換作用類似于12與15。與12與15所不同的是，11與16分別是對于二氧化碳的吸附與解吸的交替操作。由16回收的二氧化碳可經循環泵17和二氧化碳循環入口18返回等離子體反應器進行再反應。如此循環連續操作，直至二氧化碳全部分解成一氧化碳和氧氣。并且兩級吸附分離系統可采取變壓和分段等各種技術措施，以加強分離效果。