[發(fā)明專利]一種二氧化碳分解裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410478080.1
• 申請(qǐng)日: 2014-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN104229774A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代斌;陳冬;于鋒;馬存花
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 石河子大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B31/02
• 分類號(hào): C01B31/02
• 代理公司: 北京鼎佳達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于二氧化碳分解技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及室溫條件下使用的二氧化碳分解裝置。

背景技術(shù)

全球有80％的能源來自傳統(tǒng)化石燃料，如石油、煤炭和天然氣等，由此產(chǎn)生的CO₂溫室氣體所造成的環(huán)境及氣候問題越來越嚴(yán)重。當(dāng)今，碳捕集與儲(chǔ)存系統(tǒng)已經(jīng)吸引了人們的廣泛關(guān)注，為控制CO₂的大量排放提供了可能性。當(dāng)前一種可大規(guī)模減排的CCS技術(shù)主要是通過壓縮機(jī)將CO₂壓縮至10～15MPa壓力范圍，由管道輸送至深海鹽堿含水層或廢棄油井內(nèi)進(jìn)行長期封存，該技術(shù)可減少CO₂排放量20％～40％。但是，該技術(shù)存在成本高、能耗大和效率較低等困境。若能將CO₂進(jìn)行有效地捕集和儲(chǔ)存，并將其轉(zhuǎn)化為CH₄或CH₃OH等化學(xué)品，則可以實(shí)現(xiàn)CO₂的循環(huán)利用和“零排放”。

近年來，將CO₂直接分解為C、CO、O₂引起了人們的廣泛關(guān)注。特別是日本東京工業(yè)大學(xué)研究出了一種應(yīng)用氧離子缺位的磁鐵礦新型物質(zhì)，在250-350℃直接分解CO₂的新方法。分解產(chǎn)生的炭沉積在磁鐵礦上，在400℃下與水蒸氣反應(yīng)生成H₂，在400-600℃下與H₂反應(yīng)生成CH₄。氧缺位鐵酸鹽(MFe₂O_4-δ,δ>0,M＝Mg、Zn、Cu、Co、Mn、Ni、Fe)分解CO₂成C的活性較高，但CO₂的分解溫度在200℃以上。

等離子體作為物質(zhì)的第四態(tài)，表現(xiàn)出與其它物質(zhì)狀態(tài)不同的特異性能，是一種十分有效的分子活化手段，特別是在CO₂分解方面，具有較高的化學(xué)反應(yīng)活性。通過等離子體，CO₂的分解溫度大福降低。即使在室溫下，等離子體依然有足夠的能量使反應(yīng)物分子激發(fā)、解離，形成各種活化的粒子，使反應(yīng)物種處在具有較強(qiáng)化學(xué)活性的高活化狀態(tài)。但現(xiàn)有技術(shù)中還沒有CO₂的分解率高、等離子體的放電效率高，以及穩(wěn)定性強(qiáng)和使用壽命長的二氧化碳分解裝置。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種二氧化碳分解裝置，主要目的是提供一種CO₂的分解率高、等離子體的放電效率高以及CO₂分解的穩(wěn)定性高的二氧化碳分解裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種二氧化碳分解裝置，其包括：

第一筒體，一端設(shè)有氣體進(jìn)口，另一端設(shè)有氣體出口；

接地電極，設(shè)置在所述第一筒體外部；

導(dǎo)電金屬棒，固定在所述第一筒體內(nèi)部；

實(shí)心放電介質(zhì)，填充在所述第一筒體內(nèi)；

如上所述的二氧化碳分解裝置，進(jìn)一步，所述第一筒體外部包覆一層導(dǎo)電網(wǎng),作為所述接地電極。

如上所述的二氧化碳分解裝置，進(jìn)一步，所述第一筒體外部套設(shè)有第二筒體，第二筒體的一端設(shè)有進(jìn)液口，另一端設(shè)有出液口，第一筒體和第二筒體之間的空腔內(nèi)充滿循環(huán)導(dǎo)電液體,作為所述接地電極。

如上所述的二氧化碳分解裝置，進(jìn)一步，所述導(dǎo)電液體選自水、NaCl水溶液或KCl水溶液中的一種。

如上所述的二氧化碳分解裝置，進(jìn)一步，所述實(shí)心放電介質(zhì)為實(shí)心玻璃珠、二氧化鋯珠或氧化鋁珠。

如上所述的二氧化碳分解裝置，進(jìn)一步，所述實(shí)心放電介質(zhì)的直徑在10um至5mm范圍。

如上所述的二氧化碳分解裝置，進(jìn)一步，所述導(dǎo)電金屬棒為銅棒或鐵棒。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、在第一筒體和導(dǎo)電金屬棒之間填充實(shí)心放電介質(zhì)，避免了放電電極(即導(dǎo)電金屬棒)上C的過量沉積，以往的裝置中，C沉積在放電電極上，在本專利中，通過加入填充介質(zhì),部分CO₂在填充介質(zhì)表面分解，部分C沉積在了填充介質(zhì)表面，大大提高了CO₂分解的穩(wěn)定性，及裝置的使用壽命。