[發明專利]一種基于鈣鈦礦型氧化物的化學鏈循環制氧系統

在審

• 申請號: 201810073697.3
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108083236A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 丁浩然;李鵬堃;李帥;鄒啟凡;羅聰;蔡國秋;趙偉賢;駱怡寧;張立麒;曹丁山
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C01B13/02
• 分類號: C01B13/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

1.一種基于鈣鈦礦型氧化物的化學鏈循環制氧系統，其特征在于，包括氣體凈化鼓入裝置(1)、水蒸氣發生裝置(2)、第一反應管(3)和第二反應管(4)，其中：

所述氣體凈化鼓入裝置(1)用于對燃燒尾氣進行凈化，并將凈化后的氣體送入第一反應管(3)或第二反應管(4)中，所述水蒸氣發生裝置(2)與換熱器(10)相連，其利用換熱器(10)將低溫水蒸氣加熱成高溫水蒸氣并送入第一反應管(3)或第二反應管(4)中；

所述第一反應管(3)和第二反應管(4)交替循環發生制氧反應和再生反應，當第一反應管(3)進行制氧反應時，第二反應管(4)發生再生反應，此時經氣體凈化鼓入裝置(1)凈化后的氣體送入第一反應管(3)，并在第一反應管(3)中與鈣鈦礦型氧化物發生反應生成O2，同時經換熱器(10)加熱的水蒸氣送入第二反應管(4)中，并在第二反應管(4)中發生反應將鈣鈦礦型氧化物還原，并生成CO2和H2氣體，所述CO2和H2氣體通過尾氣儲罐(11)予以收集；當第一反應管(3)發生再生反應時，第二反應管(4)進行制氧反應，此時經氣體凈化鼓入裝置(1)凈化后的氣體送入第二反應管(4)，并在第二反應管(4)中發生反應生成O2，同時經換熱器(10)加熱的水蒸氣送入第一反應管(3)中，并在第一反應管(3)中發生反應將鈣鈦礦型氧化物還原，并生成CO2和H2氣體，所述CO2和H2氣體通過尾氣儲罐(11)予以收集。

2.如權利要求1所述的基于鈣鈦礦型氧化物的化學鏈循環制氧系統，其特征在于，所述氣體凈化鼓入裝置(1)利用稀土氧化物和堿金屬氧化物對燃燒尾氣進行凈化，當燃燒尾氣通過氣體凈化鼓入裝置時，堿金屬氧化物吸附尾氣中的有害氣體，而稀土氧化物則增強尾氣中CO、碳氫化合物和NOx三種氣體的活性，以使CO氧化成為無毒的CO2氣體，碳氫化合物氧化成H2O和CO2，NOx還原成N2和O2，進而產生無有毒氣體，且CO2含量高的氣體作為制氧反應的原料氣。

3.如權利要求1或2所述的基于鈣鈦礦型氧化物的化學鏈循環制氧系統，其特征在于，所述換熱器(10)利用制氧反應后的富氧氣體作為熱交換源，將150℃-250℃低溫水蒸氣加熱至600℃-800℃的高溫水蒸氣，而經過熱交換后的富氧氣體送入乘員環境，供乘員使用。

4.如權利要求1-3任一項所述的基于鈣鈦礦型氧化物的化學鏈循環制氧系統，其特征在于，所述鈣鈦礦型氧化物負載于多孔蜂窩陶瓷載體上，其優選為Ba-Co基鈣鈦礦型氧化物，

5.如權利要求4所述的基于鈣鈦礦型氧化物的化學鏈循環制氧系統，其特征在于，所述Ba-Co基鈣鈦礦型氧化物采用如下方式制備：首先，按Ba、Co金屬離子摩爾比為1:1的比例配置硝酸鹽溶液，然后向硝酸鹽溶液中添加檸檬酸，以獲得具有BaCoO3組分的混合溶液，并添加氨水使混合溶液的pH值呈堿性；其次，將混合溶液加熱至65℃～85℃的溫度下，并充分攪拌，直至形成溶膠狀產物；再次，將多孔蜂窩陶瓷載體浸入膠狀產物中，然后取出，并在105℃～130℃下烘干陳化；最后，分別在400℃和850℃下進行高溫煅燒，獲得負載于多孔蜂窩陶瓷載體上的Ba-Co基鈣鈦礦型氧化物。

6.如權利要求1-5任一項所述的基于鈣鈦礦型氧化物的化學鏈循環制氧系統，其特征在于，所述第一反應管(3)和第二反應管(4)設置在溫控系統(9)中，該溫控系統(9)將第一反應管(3)和第二反應管(4)的溫度維持在700℃～850℃。