[發(fā)明專利]一種CO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010915539.5
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112221344B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 程綱;張寶;向曉晨;李素敏;趙柯;杜祖亮
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明涉及能源轉化與儲存技術領域，尤其涉及一種CO₂催化還原裝置和方法。本發(fā)明的CO₂催化還原裝置包括摩擦納米發(fā)電機和微等離子體組件；所述微等離子體組件包括放電電極和工作電極板；所述放電電極和工作電極板分別與所述摩擦納米發(fā)電機的兩個輸出端通過導線連接；所述工作電極板與放電電極相對的一面負載有CO₂還原催化劑，本發(fā)明的裝置可以利用機械能實現(xiàn)低溫下CO₂分子的催化還原反應。

技術領域

本發(fā)明涉及能源轉化與儲存技術領域，尤其涉及一種CO₂催化還原裝置和方法。

背景技術

隨著人類過渡使用化石資源，導致大量的CO₂氣體排放，引起嚴重的環(huán)境問題和能源危機。CO₂不僅僅是一種重要的溫室氣體，也是一種取之不盡、用之不竭的碳資源。將其轉化為高附加值的化學品和燃料是同時解決能源和環(huán)境問題的一種具有前景的途徑。由于CO₂分子的熱力學和動力學惰性，導致其轉化需要大量的能量攝入或過量的助劑。從熱力學的角度，傳統(tǒng)的加熱方式斷裂CO₂，需要在非常苛刻的條件下進行，并且轉化率很低。此外，目前熱催化轉化所需的能量主要通過化石資源的燃燒獲得，不能從根本上解決 CO₂排放量增加的問題。從理想途徑上講，CO₂還原所采用的能源最好來自清潔的、儲量豐富的、可再生的能源。

機械能包括風能、水能、海洋能、雨滴能等，是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，具有為化學反應提供能量來源的潛能，然而目前尚未有采用機械能實現(xiàn)室溫下高效還原CO₂的先例。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種CO₂催化還原裝置和方法，可以利用機械能實現(xiàn)低溫下CO₂分子的催化還原反應。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

本發(fā)明提供了一種CO₂催化還原裝置，包括摩擦納米發(fā)電機和微等離子體組件；所述微等離子體組件包括放電電極和工作電極板；所述放電電極和工作電極板分別與所述摩擦納米發(fā)電機的兩個輸出端通過導線連接；所述工作電極板與放電電極相對的一面負載有CO₂還原催化劑。

優(yōu)選的，所述摩擦納米發(fā)電機為獨立層式、單電極式、平動式或滑動式的摩擦納米發(fā)電機。

優(yōu)選的，所述放電電極為放電探針或者為放電電極板。

優(yōu)選的，所述摩擦納米發(fā)電機和微等離子體組件之間還包括整流橋，所述整流橋的兩個交流輸入端與所述摩擦納米發(fā)電機的兩個輸出端電連接，所述整流橋的兩個直流輸出端分別與放電電極和工作電極板電連接。

優(yōu)選的，所述CO₂還原催化劑包括氧化硅、氧化鎳、氧化鐵、氧化鈦、氧化鋅、氧化銅、氧化銦、氧化鋁、氧化鈷、氧化釩、氧化鉻、氧化鍺、氧化鐵、氧化錳、氧化鋯、三氧化二鉍、氧化鈣、氧化鈰、鈦酸鍶、氧化鎂、四氧化三鈷、氧化鎵和鈦酸鋇中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述CO₂還原催化劑的負載量為1～10mg/cm²。

本發(fā)明提供了一種CO₂催化還原方法，包括以下步驟：將上述方案所述的CO₂催化還原裝置的微等離子體組件置于含有CO₂的環(huán)境中，使摩擦納米發(fā)電機工作輸出電壓，驅(qū)動所述微等離子體組件產(chǎn)生微等離子體，所述微等離子體與工作電極板表面的CO₂催化劑對CO₂進行催化還原。

優(yōu)選的，所述摩擦納米發(fā)電機的轉速大于0rpm且小于等于1000rpm。

優(yōu)選的，所述微等離子體組件的放電距離大于0mm且小于等于0.25mm。