[發明專利]用于地外空間的二氧化碳還原裝置及二氧化碳還原方法

在審

• 申請號: 202110565640.7
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113278997A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 姚偉;倪錦;姜文君;張策;黃林;姚穎方;鄒志剛
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院;南京大學
• 主分類號: C25B3/26
• 分類號: C25B3/26;C25B3/03;C25B1/02;C25B9/65;C25B9/13;C25B9/23;C25B15/08
• 代理公司: 北京謹誠君睿知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11538
• 代理人: 延慧;武麗榮

1.一種用于地外空間的二氧化碳還原裝置，其特征在于，包括：用于對環境中含有二氧化碳的空氣進行吸收處理的二氧化碳提純裝置(1)，電源裝置(2)，液體循環及氣體干燥裝置(3)，以及分別與所述二氧化碳提純裝置(1)，所述電源裝置(2)，所述液體循環及干燥裝置(3)相連接的反應器(4)；

所述電源裝置(2)用于對所述反應器(4)加電；

所述反應器(4)分別接收所述二氧化碳提純裝置(1)所產生的提純溶液和所述液體循環及氣體干燥裝置(3)輸出的堿性溶液，并進行還原反應。

2.根據權利要求1所述的二氧化碳還原裝置，其特征在于，在所述反應器(4)中，經過還原反應后的所述提純溶液返回至所述二氧化碳提純裝置(1)，并用于對環境中含有二氧化碳的空氣進行吸收處理；

在所述反應器(4)中，經過還原反應所產生的氣體和經過還原反應后的所述堿性溶液一同送至所述液體循環及氣體干燥裝置(3)進行氣液分離，其中，所述氣體經過干燥后輸出，所述堿性溶液循環送至所述反應器(4)進行所述還原反應。

3.根據權利要求1所述的二氧化碳還原裝置，其特征在于，所述反應器(4)包括：相對設置的陰極端板(41)和陽極端板(42)，設置在所述陰極端板(41)和所述陽極端板(42)之間的膜電極(42)；

所述膜電極(42)上涂有催化劑；

所述提純溶液送至所述陰極端板(41)和所述膜電極(42)之間，所述堿性溶液送至所述陽極端板(42)和所述膜電極(42)之間。

4.根據權利要求1所述的二氧化碳還原裝置，其特征在于，所述陰極端板(41)與所述膜電極(42)相鄰的一側設置有與所述膜電極(42)相對應的第一通電區域(411)，且在所述第一通電區域(411)上設置有至少一條第一流道(412)；

所述陽極端板(42)與所述膜電極(42)相鄰的一側設置有與所述膜電極(42)相對應的第二通電區域(421)，且在所述第二通電區域(421)上設置有至少一條第二流道(422)。

5.根據權利要求4所述的二氧化碳還原裝置，其特征在于，所述陰極端板(41)上設置有絕緣層，所述絕緣層設置在所述陰極端板(41)上除所述第一通電區域(411)之外的其它區域；

所述陽極端板(42)上設置有絕緣層，所述絕緣層設置在所述陽極端板(42)上除所述第二通電區域(421)之外的其它區域。

6.根據權利要求5所述的二氧化碳還原裝置，其特征在于，所述膜電極(42)的邊緣或相對兩側靠近邊緣的位置設置有密封墊。

7.根據權利要求6所述的二氧化碳還原裝置，其特征在于，所述二氧化碳提純裝置(1)包括：集氣泵(11)，與所述集氣泵(11)相連的洗氣瓶(12)，液體流量控制器(13)；

所述洗氣瓶(12)中盛放有所述提純溶液；

所述洗氣瓶(12)與所述陰極端板(41)相連接，且所述液體流量控制器(13)設置在所述洗氣瓶(12)向所述陰極端板(41)輸送所述提純溶液的管路上；

所述洗氣瓶(12)上還設置有出氣口。

8.根據權利要求5所述的二氧化碳還原裝置，其特征在于，所述電源裝置(2)包括：太陽能電池板(21)和DC/DC穩壓器(22)；

所述DC/DC穩壓器(22)的陰極與所述陰極端板(41)相連接，所述DC/DC穩壓器(22)的陽極與所述陽極端板(42)相連接。

9.根據權利要求1至4任一項所述的二氧化碳還原裝置，其特征在于，所述液體循環及氣體干燥裝置(3)包括：用于與所述陽極端板(42)相連接的冷卻罐(31)，與所述冷卻罐(31)的出氣口相連接的干燥器(32)，與所述冷卻罐(31)的出液口相連接的儲液罐(33)，以及與所述儲液罐(33)的出液口和所述陽極端板(42)相連接的液體循環泵(34)。

10.一種采用權利要求1至9任一項所述的二氧化碳還原裝置的二氧化碳還原方法，包括：

S1.所述二氧化碳提純裝置(1)對環境中含有的二氧化碳的空氣進行吸收處理，生成所述提純溶液；

S2.將所述提純溶液泵送至所述反應器(4)的陰極端板(41)的第一流道(412)中；

S3.所述液體循環及干燥裝置(3)將儲液罐(33)中貯存的所述堿性溶液泵送至所述反應器(4)的陽極端板(42)的第二流道(422)中；

S4.所述電源裝置(2)對所述陰極端板(41)和所述陽極端板(42)通電，在所述陰極端板(41)、所述反應器(4)的膜電極(42)和所述陽極端板(42)之間進行還原反應；

S5.所述第二流道(422)中產生的氣體和所述堿性溶液一同送至所述液體循環及氣體干燥裝置(3)進行氣液分離，其中，所述氣體經過干燥后輸出，所述堿性溶液循環送至所述反應器(4)進行所述還原反應。