專利名稱：清潔電力系統(tǒng)云電極常壓等離子體二氧化碳分解環(huán)保設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種用于環(huán)境保護(hù)的風(fēng)電、壓電及太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)下云電極常壓放電等離子體二氧化碳分解的工藝設(shè)備和流程設(shè)計(jì)，以回收一氧化碳并還氧于大氣為實(shí)施目標(biāo)，屬于可有效控制溫室效應(yīng)、緩解氣候惡化的高新技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，人類面臨主要由二氧化碳引起的溫室效應(yīng)致氣候急劇惡化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。近年來(lái)，相關(guān)領(lǐng)域世界頂級(jí)科學(xué)家認(rèn)為“如果我們只使用一些治標(biāo)不治本的技術(shù)試圖限制二氧化碳排放，最終會(huì)扼殺經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)；但是如果我們不以現(xiàn)有的技術(shù)為未來(lái)25年進(jìn)行積極部署的話，到時(shí)候即便是集中了世界上所有的新技術(shù)都不能阻止災(zāi)難的發(fā)生”。此處“不能阻止災(zāi)難的發(fā)生”是指人類對(duì)于氣候惡化導(dǎo)致人口驟減甚至更糟的后果將無(wú)力回天。近年來(lái)少數(shù)地區(qū)試行二氧化碳制成干冰深埋海底的研究工作，但卻倍受質(zhì)疑，因?yàn)檫@種耗資很大的技術(shù)還很容易在地震時(shí)引發(fā)二氧化碳瞬間大量釋放，造成毀滅性災(zāi)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(shù)。常壓等離子體二氧化碳分解是一個(gè)解決此類問(wèn)題非常有希望的技術(shù)，但是目前等離子體二氧化碳分解制氧的關(guān)鍵技術(shù)難題之一是由于放電工藝設(shè)備特別是電極設(shè)計(jì)不合理而轉(zhuǎn)化率太低；其二是市電系統(tǒng)下的放電等離子體二氧化碳分解是一個(gè)能量倒補(bǔ)的惡性循環(huán)。目前還沒(méi)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(fā)明正是基于解決如此嚴(yán)峻的人類生存與發(fā)展問(wèn)題并破解常壓等離子體二氧化碳分解還氧于大氣技術(shù)設(shè)備中的這兩項(xiàng)應(yīng)用難題而提出的。本發(fā)明設(shè)計(jì)的二氧化碳?xì)庠纯捎芍苯舆B在熱電廠等二氧化碳排放大戶的排放口或經(jīng)大規(guī)模捕集得到的二氧化碳貯存器充當(dāng)，以形成綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。

發(fā)明內(nèi)容
為大幅提高等離子體二氧化碳分解制氧轉(zhuǎn)化率問(wèn)題，本發(fā)明專利解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明提供一種產(chǎn)生常壓冷等離子體放電的云電極設(shè)計(jì)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(zhì)阻擋等，結(jié)果要么是反應(yīng)區(qū)氣體溫度太高，要么是反應(yīng)區(qū)能量密度太低，均導(dǎo)致二氧化碳轉(zhuǎn)化率太低，沒(méi)有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新型的單層或多層云電極，放電區(qū)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(gè)或更高數(shù)量級(jí)。為解決市電等離子體二氧化碳分解技術(shù)的能量倒補(bǔ)問(wèn)題，本發(fā)明專利解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明采用當(dāng)前可行的風(fēng)電、壓電與太陽(yáng)能光伏發(fā)電聯(lián)合供電系統(tǒng)下的等離子體二氧化碳分解還氧于大氣的大、中、小型設(shè)備，其中包括與等離子體發(fā)生器配套的高壓電源和反應(yīng)器。本發(fā)明完全以風(fēng)電、壓電和太陽(yáng)能光伏發(fā)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(fā)明的這一設(shè)計(jì)可破解市電系統(tǒng)下常壓二氧化碳等離子體放電分解還氧于大氣技術(shù)的能量倒補(bǔ)的惡性循環(huán)難題。
為解決常壓等離子體二氧化碳一次反應(yīng)不完全的問(wèn)題，本發(fā)明專利解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明常壓等離子體二氧化碳分解制取或釋放氧氣的技術(shù)設(shè)備采取循環(huán)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)技巧，即反應(yīng)器中二氧化碳進(jìn)料放電反應(yīng)后，主要產(chǎn)物氧氣和一氧化碳連同未反應(yīng)的二氧化碳一同進(jìn)入二級(jí)連續(xù)高效選擇吸附分離系統(tǒng)，其中，二氧化碳經(jīng)第一級(jí)高效選擇吸附分離后返回反應(yīng)器進(jìn)行再反應(yīng)；一氧化碳經(jīng)第二級(jí)高效選擇吸附分離后作為產(chǎn)品回收；在本發(fā)明設(shè)計(jì)的連續(xù)二級(jí)高效選擇性吸附系統(tǒng)中無(wú)選擇性吸附的氧氣經(jīng)尾氣終端處理后可直接放空，以實(shí)現(xiàn)還氧于大氣的實(shí)施目標(biāo)。


結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利說(shuō)明如下圖1是清潔電力系統(tǒng)下常壓等離子體二氧化碳分解還氧于大氣的高新技術(shù)設(shè)備流程圖。圖中，I是風(fēng)電、壓電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電聯(lián)合補(bǔ)償電力系統(tǒng)，2是與此電力系統(tǒng)以及與等離子體反應(yīng)器適配的直流或低頻至高頻高壓電源，3是二氧化碳?xì)庠矗?是二氧化碳進(jìn)氣口，5是筒型云電極等離子體放電反應(yīng)器縱剖面圖，6是多層云電極，7是云電極等離子體反應(yīng)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(yīng)流出物出口，11是二氧化碳選擇性高效吸附系統(tǒng)，12是一氧化碳選擇性高效吸附系統(tǒng)，13是尾氣終端處理系統(tǒng)，14是氧氣放空端，15是一氧化碳解吸回收系統(tǒng)，16是二氧化碳解吸回收系統(tǒng)，17是循環(huán)泵，18是二氧化碳反應(yīng)氣體循環(huán)入口。圖2是中心電極與多層云電極設(shè)置截面圖。圖2中I是中心電極截面點(diǎn)，2是多層云電極截面環(huán)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專利作進(jìn)一步說(shuō)明。此技術(shù)實(shí)施可按流程圖所示關(guān)系連接，以清潔電力系統(tǒng)I提供電力給高壓電源2，并經(jīng)高壓電源2連接中心電極8。二氧化碳?xì)庠纯捎芍苯舆B在熱電廠等二氧化碳排放大戶的排放口或經(jīng)大規(guī)模捕集得到的二氧化碳貯存器充當(dāng)。氣源的二氧化碳經(jīng)入口 4進(jìn)入云電極等離子體反應(yīng)器，在中心電極與云電極之間發(fā)生放電反應(yīng)，反應(yīng)主要生成物氧氣和一氧化碳以及未反應(yīng)的二氧化碳?xì)怏w混合物一同流經(jīng)出口 10，先后流經(jīng)選擇吸附系統(tǒng)11和12，經(jīng)載有高效二氧化碳選擇性吸附劑的吸附系統(tǒng)11和載有高效一氧化碳選擇性吸附劑的吸附系統(tǒng)12后，尾氣中僅剩余氧氣和極少量的碳氧化物，再經(jīng)系統(tǒng)13檢測(cè)并對(duì)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(jìn)行旋轉(zhuǎn)切換的同樣載有高效一氧化碳選擇性吸附劑的交替系統(tǒng)，交替至位置15時(shí)可進(jìn)行解吸回收一氧化碳的操作，即在系統(tǒng)12吸附一氧化碳一段時(shí)間接近飽和后與系統(tǒng)15進(jìn)行類似于氣相色譜進(jìn)樣六通閥設(shè)置的旋轉(zhuǎn)切換，并在15中進(jìn)行解吸回收一氧化碳的操作。系統(tǒng)11與16的旋轉(zhuǎn)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(duì)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(jīng)循環(huán)泵17和二氧化碳循環(huán)入口 18返回等離子體反應(yīng)器進(jìn)行再反應(yīng)。如此循環(huán)連續(xù)操作，直至二氧化碳全部分解成一氧化碳和氧氣。并且兩級(jí)吸附分離系統(tǒng)可采取變壓和分段等各種技術(shù)措施，以加強(qiáng)分離效果。
權(quán)利要求
1.一種清潔電力系統(tǒng)云電極常壓等離子體二氧化碳分解環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)技巧，其特征是常壓放電等離子體二氧化碳分解回收一氧化碳并還氧于大氣的高新技術(shù)設(shè)備僅使用風(fēng)電、壓電及太陽(yáng)能光伏聯(lián)合補(bǔ)償電力系統(tǒng)，不使用市電。
2.一種清潔電力系統(tǒng)云電極常壓等離子體二氧化碳分解環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)技巧，其特征是風(fēng)電、壓電及太陽(yáng)能光伏發(fā)電聯(lián)合補(bǔ)償電力系統(tǒng)下的常壓二氧化碳分解大、中、小型云電極等離子體放電反應(yīng)器及從產(chǎn)物分離回收一氧化碳并還氧于大氣的高新技術(shù)設(shè)備，其中包括與此等離子體發(fā)生器適配的高壓電源，此類高壓電源可以使云電極常壓等離子體反應(yīng)器中的工作氣體產(chǎn)生直流、低頻、中頻、高頻等形式的常壓冷等離子體。
3.一種清潔電力系統(tǒng)云電極常壓等離子體二氧化碳分解環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)技巧，其特征是常壓等離子體二氧化碳分解大、中、小型發(fā)生器在二氧化碳分解制取氧氣并作一系列處理后，將純凈的氧氣放空，實(shí)現(xiàn)還氧于大氣的重大應(yīng)用目標(biāo)，以標(biāo)本兼治的方式遏制全球氣候惡化。
4.一種清潔電力系統(tǒng)云電極常壓等離子體二氧化碳分解環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)技巧，其特征是常壓等離子體二氧化碳分解大、中、小型發(fā)生器在二氧化碳分解制取和釋放氧氣的同時(shí)，還將生成的一氧化碳產(chǎn)品作為燃料或化工原料回收利用，將二氧化碳作為碳資源而變廢為寶。
5.一種清潔電力系統(tǒng)云電極常壓等離子體二氧化碳分解環(huán)保設(shè)備設(shè)計(jì)技巧，其特征是云電極的尖端或凸起可達(dá)每平方厘米一個(gè)至成百上千個(gè)或更高數(shù)量級(jí)，電極所用材質(zhì)包括金屬、塑料鍍膜等所有導(dǎo)電材料，其加工工藝包括線切割、拉晶或編織等技術(shù)；各種直徑型號(hào)的中心電極與單層或多層云電極配置均可作為放電電極組合。
6.一種清潔電力系統(tǒng)云電極常壓等離子體二氧化碳分解環(huán)保設(shè)備中采取一氧化碳回收、二氧化碳循環(huán)及氧氣放空的系列工藝設(shè)計(jì)技巧，其特征是云電極等離子體反應(yīng)器中二氧化碳放電反應(yīng)后，反應(yīng)流出物進(jìn)入兩級(jí)高效選擇性吸附分離系統(tǒng)并經(jīng)終端處理后將氧氣放空。其中，在第一級(jí)中二氧化碳吸附分離并返回反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)，第二級(jí)進(jìn)行一氧化碳產(chǎn)品回收，如此循環(huán)連續(xù)操作，直至二氧化碳全部分解成一氧化碳和氧氣。并且兩級(jí)吸附分離系統(tǒng)可采取變壓和分段等各種技術(shù)措施，以加強(qiáng)分離效果。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“清潔電力系統(tǒng)云電極常壓等離子體二氧化碳分解環(huán)保設(shè)備”，主要用于“快速分解工業(yè)和民生產(chǎn)生的大量溫室氣體二氧化碳，還氧于大氣，有效控制氣候惡化；同時(shí)回收一氧化碳作為燃料或化工原料，充分利用二氧化碳這種碳資源，變廢為寶”。本發(fā)明提供一種常壓冷等離子體放電的云電極設(shè)計(jì)技巧，可以解決常壓等離子體二氧化碳分解反應(yīng)時(shí)氣體溫度太高所致轉(zhuǎn)化率太低的問(wèn)題。本發(fā)明采用風(fēng)電、壓電及太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)支持常壓等離子體二氧化碳分解工藝操作，可破解常壓等離子體二氧化碳分解還氧于大氣技術(shù)所存在的能量倒補(bǔ)惡性循環(huán)的應(yīng)用難題。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一系列高效選擇性吸附及旋轉(zhuǎn)切換解吸系統(tǒng)用于清潔電源云電極常壓二氧化碳等離子體分解連續(xù)循環(huán)操作。
文檔編號(hào)B01D53/76GK103028314SQ20111031445
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者崔錦華 申請(qǐng)人:遼寧師范大學(xué)