專利名稱：：除去二氧化碳和/或發(fā)電的方法和/或系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本文公開的主題涉及發(fā)電和/或從大氣中除去二氧化碳。
背景技術(shù)：
：已指出，二氧化碳(C02)在地球上產(chǎn)生了一條加溫的毛毯，抵消全球暗化氣體，在我們的氣候中形成全面的變暖趨勢。眾所周知，變暖趨勢威脅著地球上的人類生命。碳?xì)浠衔锶紵齽恿Τ霈F(xiàn)后，循環(huán)意識變得歷史性的重要。無論二氧化碳是否被視作污染物，循環(huán)作為原則需要應(yīng)用到在地球上我們所進(jìn)行的所有活動中，從而實現(xiàn)可持續(xù)的實踐活動。循環(huán)再利用與可持續(xù)性密切相關(guān)，也是自然運(yùn)行之道；例如，一些生命體呼入氧氣，排出二氧化碳，而作為相反的平衡，一些生命體則剛好相反。在過去的150年內(nèi)，世界上在機(jī)動車輛、固定式發(fā)電裝置和移動式發(fā)電機(jī)內(nèi)制造了超過了十億臺的產(chǎn)生二氧化碳的動力裝置。自從卡諾于1820年代的成果問世以來，這些發(fā)動機(jī)的指導(dǎo)性原理仍停留在同樣的認(rèn)識領(lǐng)域內(nèi)。傳統(tǒng)的產(chǎn)生二氧化碳的動力裝置通常向其周圍環(huán)境中排出熱量、噪音、C02，Nox、SOx，使燃料與排放不平衡地聯(lián)系起來，因為化石燃料來自地面，然而尾氣排入空氣中。產(chǎn)生能量和二氧化碳的基本化學(xué)反應(yīng)如下CnH2n+2A賴丈銜+59.5N2+m02/"來狀,^nC02+(n+l)H20+熱量+59.5N2/^f夯樣至丈,2007年年初，美國最高法院大法官Stevens曾說過"溫室氣體非常符合《清潔空氣法案(CleanAirAct)》中對空氣污染物的寬泛定義。"美國聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)"不懷疑人造氣體排放與全球變暖之間存在間或的聯(lián)系"。Stevens說，馬薩諸塞州，12個州起訴人其中之一，提出了以下訴訟全球變暖導(dǎo)致馬薩諸塞州沿海岸線的海平面升高，使馬薩諸塞州面臨"災(zāi)難性危害的風(fēng)險"，如果政府采取馬薩諸塞州所尋求的規(guī)定，這種風(fēng)險"在某種程度上可能會減少"。2007年，對于C02對全球變暖的影響的評估發(fā)生了改變；可預(yù)見，在美國和其它國家，機(jī)動車輛、發(fā)電裝置以及其它發(fā)動機(jī)的C02排放在不久的將來將被管制。研究還表明，僅僅保持大氣中溫室氣體(GHG)濃度的穩(wěn)定不足以防止全球溫度上升。這樣的溫度上升已在地球的兩極開始。參照以下附圖，對非限制性和未窮盡的特征予以說明，其中貫穿各幅附圖，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。圖1是根據(jù)實施方式將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為能量并收集二氧化碳的系統(tǒng)的示意圖。圖2和圖3是根據(jù)實施方式在發(fā)電的同時封存二氧化碳的系統(tǒng)的示意圖。圖4和圖5A是根據(jù)替代實施方式在發(fā)電的同時封存二氧化碳的系統(tǒng)的示意圖。圖5B是根據(jù)實施方式的圖解二氧化碳的行為的焓-壓力圖。圖6是根據(jù)實施方式的磁壓輔助發(fā)電系統(tǒng)的示意圖。圖7A、7B和7C是根據(jù)一個或多個實施方式的由碳?xì)浠衔锍练e物發(fā)電并同時捕獲二氧化碳的系統(tǒng)的示意圖。圖8是根據(jù)實施方式的在過程中消耗二氧化碳生成發(fā)電時燃燒所需氧氣的系統(tǒng)的示意圖。圖9是根據(jù)實施方式的燃料電池的示意圖，該燃料電池包含含有超氧化物的陽極。圖10是根據(jù)替代實施方式的消耗二氧化碳產(chǎn)生熱量以輔助發(fā)電的系統(tǒng)的示意圖。圖11是能夠以固態(tài)可運(yùn)輸形式儲存所捕獲的二氧化碳的可拆卸式燃料電池模塊的示意圖。圖12是根據(jù)實施方式的可捕獲C02的熱-電過程的示意圖。
發(fā)明內(nèi)容整個本說明書中，提及"一個實施方式"、"一個實踐"、"實施方式"、"實踐"指的是連同該實施方式和/或?qū)嵺`所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特性可以被包括在所要求保護(hù)的主題的至少一個實踐和/或?qū)嵤┓绞街?。因此，本說明書中在各處出現(xiàn)"在一個實施方式中"、"實施方式"、"在一個實踐中"或"特征"未必均指的是同一實施方式和/或?qū)嵺`。此外，可以將多個具體特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實踐和/或?qū)嵤┓绞街?。傳統(tǒng)的由化石燃料發(fā)電的手段通常導(dǎo)致C02排入大氣，從而造成之前所說的全球變暖問題。要在根源上解決全球變暖問題，本文舉出的實施方式涉及使用不會造成co2排入大氣和/或可將co2從大氣中除去的方法來發(fā)電。在一個具體實施方式中，比如，由包括大量C02的處理的過程可以生成可用動力。譬如，如將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可用能量等的如工業(yè)發(fā)電等過程中，都可能產(chǎn)生如此大量的co2。在處理來自生物質(zhì)加工發(fā)電的co2廢氣的具體情況中，包括生物質(zhì)發(fā)電用植物物質(zhì)的培育至通過處理所產(chǎn)生的co2廢氣來發(fā)電在內(nèi)的連續(xù)過程可以被視為在發(fā)電的同時從大氣中抽取C02的過程。在另一個實施方式中，通過在一個耐壓的容器內(nèi)對氣體進(jìn)行磁輔助加壓，可以產(chǎn)生可用的動力。根據(jù)具體實踐，如下所示，這樣的對氣體磁輔助加壓可將加壓過程與溫度分離。例如，這可以有助于以無需排放C02的方式通過使用處于較低溫度的熱源(例如，地?zé)豳Y源)進(jìn)行熱傳遞來發(fā)電。在另外一個實施方式中，利用將所產(chǎn)生的C02捕獲在碳?xì)浠衔飪觾?nèi)的工藝，可以由地下碳?xì)浠衔飪觾?nèi)的碳?xì)浠衔锍练e物生成可用動力。因此，這種技術(shù)可以使得能夠開發(fā)碳?xì)浠衔飪α恳陨a(chǎn)可用能量并避免C02排放所造成的有害影響。在另一個實施方式中，可以由熱-電過程中燃料燃燒生成可用動力。作為燃燒的副產(chǎn)品而產(chǎn)生的二氧化碳可進(jìn)一步進(jìn)行放熱反應(yīng)，從而將額外的熱量用于增加在熱-電過程中生成的動力。在一個特定實踐中，二氧化碳副產(chǎn)物可以以固態(tài)形式捕獲后進(jìn)行處理。在這個特定實踐中，因此，可避免由燃燒生成的C02逸出到大氣中。一些實施方式涉及下述過程封存C02，使得C02保持在可避免C02排入地球大氣從而潛在地造成全球變暖的狀態(tài)和/或形式。這樣的封存狀態(tài)可包括，例如，將C02作為液體和/或加壓流體保持在容器中或地下，和/或?qū)02保持為如鹽等化合物這樣的固態(tài)。然而，這僅僅是C02可以被封存的狀態(tài)的實例，要求保護(hù)的主題不限于這一方面。在一個特定實施方式中，在C02被封存之前，可以在能夠?qū)崿F(xiàn)C02的封存的過程中捕獲C02。在一個特定實施方式中，這樣的C02捕獲可包括通過如光合作用等生命過程將C02從地球大氣中除去；在加工燃料用生物質(zhì)和加工碳類燃料燃燒副產(chǎn)物時除去C02，以避免C02氣體排入大氣。然而，這些實例僅僅是按照特定實施方式可以如何捕獲C02的實例，要求保護(hù)的主題不限于這一方面。通過在貧化碳?xì)浠衔飪觾?nèi)處理二氧化碳來產(chǎn)生動力根據(jù)實施方式，盡管要求保護(hù)的主題不限于這一方面，可以將基本上包含加壓的co2(例如液體co2)注入與貧化碳?xì)浠衔飪酉噙B的井眼內(nèi)。響應(yīng)于鉆井眼內(nèi)的地?zé)幔摿黧w可膨脹為加壓氣體，這可反過來用于生成電流。然而，這僅僅是示例實施方式，要求保護(hù)的主題不限于這一方面。在目前所述的實施方式中，包含基本上液態(tài)的C02的流體可由若干體相過程中的任一種提供，例如，處理生物質(zhì)發(fā)電，由煤發(fā)電產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物C02的收集，這僅僅列出幾個實例。這樣的基本上液態(tài)的C02可在加壓至大約73.0atm且溫度低于304.2K的容器中例如以與少量成分H20，N02和/或S(X的混合物形式存儲和/或傳輸，C02液體混合物的溫度可大于304.2K。圖1是根據(jù)實施方式將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為動力并收集二氧化碳的系統(tǒng)的示意圖。此處，傳輸至生物質(zhì)處理裝置的生物質(zhì)1可包含源于近期種植的植物的單糖和/或碳水化合物和/或木質(zhì)素，這些植物以植物生命體的形式通過生命植物生長過程將大氣中C02固定。如圖所示，該過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物可包括C028、水、痕量的N02、S02和S03。在這里，使用生命過程物質(zhì)，如植物生命體或動物排泄物，使得能夠通過一個動力為正的過程將C02從大氣中除去。在壓縮和冷卻過程之后，液態(tài)廢棄物C02以及痕量的其它化合物可從加工裝置4運(yùn)輸出去，進(jìn)行處理。在一個特定實施方式中，可以以如圖2圖5B所示的也產(chǎn)生動力的方式捕獲基本上液態(tài)的廢棄物C02并予以處理。應(yīng)當(dāng)理解的是，不過此處所說明的在發(fā)電的同時處理co2的過程也可應(yīng)用于其它過程產(chǎn)生的C02的處理，要求保護(hù)的主題不限于這一方面。圖2和圖3中的系統(tǒng)100包含多個井眼102，井眼102可能已被鉆開以提取碳水化合物沉積物，例如，原油和/或天然氣。在各井眼102中形成和/或放置有熱傳遞面，如井下熱交換器(DHE)104，其能夠使地?zé)酫6eo在C02流體被向下引導(dǎo)通過相連的管道103時對C02流體進(jìn)行加熱。隨著C02流體被熱量qge0加熱，壓縮流體繼續(xù)經(jīng)過相連的管道106，從而驅(qū)動相連的燃?xì)廨啓C(jī)108進(jìn)行發(fā)電。在加壓罐101內(nèi)以基本上液態(tài)形式開始，包含加壓C02(例如，也包含痕量化合物)的流體，被排放到第一個井眼102中，壓力為P+，環(huán)境溫度為隨著流體在DHE104處接受熱量QGEC)，并繼續(xù)經(jīng)過管道106，流體溫度上升至T+。在經(jīng)過位于地面109上方的渦輪108后，流體壓力和溫度分別降至P5—和T5—。在最后一個井眼處(未示出)，C02可被沉積在貧化且耐壓的碳?xì)浠衔飪觾?nèi)，從而保持在大氣之外。隨著C02填充貧化且耐壓的儲層，該碳?xì)浠衔飪觾?nèi)壓力可能上升。在封存過程中由于壓力上升，可減少可用燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)量。如圖3所示，可使用旁通閥105，通過旁路107將連續(xù)的燃?xì)廨啓C(jī)從工藝流程中除去。在圖4和圖5A所示的替代實踐中，一系列的燃?xì)廨啓C(jī)212可以被置于地下，在一個井眼202內(nèi)。加壓C02由加壓罐201導(dǎo)出，壓力值為P+，穿過一系列DHE208，接收地?zé)?fE溫度上升至T+。在各個燃?xì)廨啓C(jī)212的入口處，現(xiàn)時溫度為T+的流體流經(jīng)燃?xì)廨啓C(jī)212，從而發(fā)電，并冷卻C02流體，使之溫度降至T5—。因此，正如當(dāng)前所述實施方式所示，每個燃?xì)廨啓C(jī)212配備有連續(xù)DHE208，從而在相繼的氣體膨脹前捕獲地?zé)?。在最后的燃?xì)廨啓C(jī)212之后，可以將CO2通過無孔巖石210導(dǎo)入耐壓的空腔206中，以永久存儲。此處，耐壓的空腔206可包括能夠承受盛裝加壓流體的貧化的碳?xì)浠衔飪?例如，原油和/或天然氣沉積物貧化的)。如圖5A所示，用于燃?xì)廨啓C(jī)212生成的電流的電纜207可將電傳輸至井眼202的頂部。隨著C02被加入到耐壓的地下空腔206中，空腔206內(nèi)的壓力可以隨著填充而上升。燃?xì)廨啓C(jī)212可以使用相連的旁路管214而逐個被旁通，從而'使最后一個燃?xì)廨啓C(jī)(例如，最緊靠腔206的)的出口壓力與空腔206的壓力匹配。如上所述，根據(jù)特定實施方式，加壓C02在通過由地?zé)嵩丛黾訛r，可作為地?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)的工作流體。由于C02在低于室溫時可凝固，所以低溫井就可以提供有效的地?zé)嵩?。例如，在低于室溫的條件下，C02氣體就可以膨脹而溫度下降，但仍為氣態(tài)，這可從室溫源中吸收熱量。熟井的井眼通常高于室溫，常常大于14(TC。通過等溫渦輪或配有間歇交替熱交換器的渦輪所獲得的理想動力可以通過一個無窮系列的燃?xì)廨啓C(jī)熱交換器組合來近似。在一個步驟內(nèi)，在加壓C02源部分膨脹后，在井的地?zé)崤c膨脹的C02之間發(fā)生熱交換。鉆開的井眼的較長的長度可使有足夠的區(qū)域進(jìn)行地?zé)峤粨Q。使用接觸材料可促進(jìn)地?zé)嵩匆籲間歇熱交換器之間的熱交換，這類接觸材料有例如液態(tài)金屬、伍德合k、和/或含有鉍、鉛、錫及銦的組合的金屬，或者其它能夠?qū)⒕鄣責(zé)醾鲗?dǎo)至間歇熱交換器的壁上的適當(dāng)?shù)臒?2交換材料。接近最大動力的多變渦輪和熱交換器的n階段的數(shù)量可以從總和為無窮的膨脹和熱交換的無窮小階段出發(fā)來導(dǎo)出。由在不同類型膨脹期間的壓力和體積之間的冪定律關(guān)系開始，取得動力的階數(shù)可以確定如下P義"=p義"=p"=常數(shù)=1對于等溫過程令系統(tǒng)作功為W+，對系統(tǒng)作功為W-。熱量dQ未立即設(shè)定為0，由于這是一般情況，并且熱量可進(jìn)入或離開系統(tǒng)。以密度p裝入時的壓力和體積可按理想氣體定律來關(guān)聯(lián)。—z人『p-=-JVP乂其中，p+為膨脹過程中的高壓，p-為膨脹后的低壓，p為一般化壓力項。當(dāng)從高壓向低壓積分時出現(xiàn)負(fù)號。其中p為與給定壓力p相匹配的一般化密度，a為p對p的多次冪函數(shù)。1So;^y等溫^多變^絕熱^、、&燈+將壓力變i傘二P-P歸一化為壓力比「f、s1、幻-離開系統(tǒng)的功為正，W(+);從而得到多變功率公式。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage24</formula>當(dāng)a取值為l時，功公式似乎為無窮乘零，然而這可以顯示，以上公式為等溫，最大功率狀況。(等溫，《—1lim『=^-±^『',丄/、or-1—扁1_扁1_悶、p"、""dwJadaw=1--aJ"_2——="da燈a—2lim-廣、In、尸"、P"-a_2=—/r(i)in對等溫的逼近，通過一系列多變膨脹然后熱交換，可在現(xiàn)實中實現(xiàn)。逼近最大可得功率(等溫地?zé)峁β?所需的n階段的數(shù)量可通過與上述類似的步驟估算出來，如下所述。將P比率歸一化，令膨脹器/熱交換器為連續(xù)的n階段。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage25</formula>實際上，壓力比越大，使所得功最大化所需的n階就越大'<formula>formulaseeoriginaldocumentpage25</formula>其中，"^02為穿過渦輪流到井下的封存cO2的摩爾流速，R為理想氣體常數(shù)，Twell為井溫，PH為高壓，PL為出口低壓。C02臨界壓力為72.9atm，但是，如果加入少量H20，混合物的臨界凝結(jié)壓力可能發(fā)生改變。使用70atm，和1.3的C02多變常量，可估算出n次渦輪/熱交換階段的數(shù)量如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage26</formula>n—5階10%誤差40階1%誤差2006年，12,500英尺橫向鉆井費用，以美元計，已接近兩百萬；例如，按照圖4和圖5A所示實施方式，5到40階將需要是與12，500英尺的底部熱區(qū)相符合的長度。較長的井眼長度可以提供足夠的熱交換接觸區(qū)域。隨著向井內(nèi)填充C02，低壓出口可接近高壓源，因此，所需階段可能越來越少。在最大可獲得功率W^的表達(dá)式中，出口低壓P^可以為變量，并可接近Ph。PL與其他封存變量的函數(shù)關(guān)系可以如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage26</formula>PL為C02流速、填充時間t、地下空腔容積V^,的函數(shù)。隨著Pl増加，該過程可采用階段的旁路，直到最后所有的階段被旁通，并從井眼中除去，將井眼密封使其維持壓力。油井鉆孔頂部直徑可由30英寸開始，在底部尺寸可窄至<11英寸。可以有空間，或可以產(chǎn)生空間，以便于埋入一系列的燃?xì)廨啓C(jī)以及間歇熱交換器。地?zé)峋睆匠３４笥谟途睆?。在一個實施方式中，熱交換器或者燃?xì)廨啓C(jī)均無需位于地下。如果熱交換器位于地上，則另一流體，如熱水，可以從地下井中抽出，并用于加熱地上的co2。在另一個實施方式中，燃?xì)廨啓C(jī)仍置于地上，而熱交換器可以置于地下。微渦輪，定義為尺寸為cm或mm量級，在渦輪內(nèi)使氣體以非常高的雷諾數(shù)([ProceedingsofASMETurboExpo2003PowerforLand,Sea,andAirJune16-19，2003,AlanH.Epstein,et.alandScience23May1997:Vol.276.no.5316，p.1211)進(jìn)行運(yùn)動。高雷諾數(shù)流動提高了熱傳導(dǎo)性能，并使得能夠在在渦輪與外部熱源之間進(jìn)行透壁熱交換。以上結(jié)果顯示，C02的熱力學(xué)特性引入了一種具有5次熱交換的6次2x膨脹^〈70atm)以發(fā)電的實用構(gòu)造。隨著貧化的碳?xì)浠衔锟涨粌?nèi)的壓力上升，膨脹器/熱交換器配對將依次被旁通，直至腔內(nèi)地下壓力接近初始C02壓力；出于耐壓目的，此時可以密封鉆孔。此處所述的實施方式中，在C02被封存時，可以產(chǎn)生電力。由于植物從大氣中獲取C02，而C02可被置于地下，整個過程可以從大氣中除去C02，從而阻礙全球變暖。圖1至圖5A所示的上述過程可以在除去C02的同時進(jìn)行發(fā)電，因此稱之為功率為正，C02為負(fù)?？梢酝ㄟ^Pi^的穩(wěn)定上升來限制總功率。無論井最初為硫酸性或是低硫性，這種工藝均可工作。如果在將co2封存到貧化的油氣空腔內(nèi)的同時使用渦輪進(jìn)行發(fā)電，對付地下化石燃料的雜質(zhì)則不成問題。C02的臨界溫度為31°C，但是如果加入少量H20，混合物的臨界冷凝溫度大于3rc。如果井溫相對較低，co2水混合物可以以液體形式保持于地下。在一個實施方式中，過程可以使用處于加壓狀態(tài)或碳?xì)浠衔锘旧县毣癄顟B(tài)的井；因此，通過以封存過程獲得C02動力可獲得鉆井投資的二次經(jīng)濟(jì)收益。如果將碳交易價值分配給封存的co2，則通過以封存進(jìn)行C02地?zé)岚l(fā)電所產(chǎn)生的電力的價格可以低于0。圖5B為描述根據(jù)圖2至圖5A所示的具體實施方式的C02流體的行為的壓力-焓圖。在一個實施方式中，點A處，最初可以使高壓C02液體(例如，壓力處在1200psia)由加壓罐中流出。在與400K的地?zé)嵩?例如，與上述的DHE)進(jìn)行初次熱交換之后；在點B處，在保持壓力的同時，C02流體轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌撵手岛蜏囟?。此處x軸表示焓，可以通過地?zé)嵩炊龃?，而y軸表示壓力，P。在C02的臨界壓力以下的區(qū)域G至相包絡(luò)線的右側(cè)為C02氣相。區(qū)域L表示C02液相。沿著等熵線S可以發(fā)生絕熱膨脹。在這一特定實施方式中，表中顯示有6個壓力下降的膨脹階段，各由111的奇數(shù)表示。圖中A與B之間、從1至11向下的箭頭方向表示壓力下降直至壓力在點F處達(dá)到封存地下空腔的壓力的過程的方向。此處有5次熱交換，由111的偶數(shù)表示，為水平線，接收地?zé)?，處于恒定壓力，增加焓值。圖2至圖5B所示的過程涉及將井眼內(nèi)的C02流體管道輸送至地下熱交換器內(nèi)，隨后利用COJ彭脹來驅(qū)動一個或多個渦輪，渦輪可置于地上，或位于井眼內(nèi)。不過，在替代實施方式中，可以使用地?zé)嵩磥懋a(chǎn)生蒸汽或熱水，從而在置于地上的熱交換器內(nèi)使熱量作用于流體CCb流體。然后通過位于地上的渦輪，可以利用C02流體膨脹進(jìn)行發(fā)電。代替用作固定式發(fā)電工藝的輸電，生成的電可在地上通過就地電解轉(zhuǎn)化為氫；從而生成可運(yùn)輸?shù)娜剂?，如H2。原則上，體相C02可從FutureGen電廠(美國規(guī)劃的帶有碳捕獲的燃煤發(fā)電)或稱作ZeroGen的澳大利亞版本處購得?？紤]到碳排放額度的交換，此C02可以為負(fù)價格。在通常的采煤過程中，煤中每100個碳原子放出一個等同甲烷的碳原子，最終成為C02。撇開這一點不談，一般從FutureGen煤電廠處購得的C02，如果進(jìn)行封存則為一種C02中性燃料。在某些情況下，如果原油仍處于沉積有C02的地下儲層中，，則沉積的C02可以在重油中鼓泡并通過溶解性得以保留。捕獲C02的生物質(zhì)發(fā)電裝置與地?zé)酑02渦輪封存發(fā)電可形成一整體過程，一個利用C02地?zé)岚l(fā)電的MW電廠一年可除去多達(dá)一百萬公噸的C02。如果使用現(xiàn)有已鉆開的鉆孔，且鉆孔未拓寬，則一個井眼可接受的的渦輪尺寸及流速，可能小于典型的生物質(zhì)發(fā)電裝置的C02產(chǎn)量；因此，可以使用多于一個的C02地?zé)岚l(fā)電用井眼。盡管C02在封存之前可轉(zhuǎn)化為甲垸、乙醇或甲醛，以減少封存物的揮發(fā)性，但這些潛在的C02形式每一種都會污染地下水，燃燒，重要的是，如同說明的那樣，可能無法通過燃?xì)廨啓C(jī)熱交換交替序列進(jìn)行發(fā)電。在特定實施方式中，由于水在C02高得多的溫度凝結(jié)，所以可以使C02地?zé)岚l(fā)電比水/蒸汽地?zé)岣行?。由于C02可以在低于室溫時凝結(jié)，所以有著較低溫度的井可被當(dāng)作地?zé)嵩词褂?，更多的淺井可被當(dāng)作地?zé)嵩词褂茫c水/蒸汽地?zé)峁に囅啾?，co2地?zé)岚l(fā)電加給地質(zhì)的熱應(yīng)力就更少。使用直接地下發(fā)電C02封存，在15(TC的井中，開始可生成約15kJ/C02，隨著井不斷被填充，此功率將接近0。從大氣中除去的C02可以為未建立化石燃料發(fā)電裝置所避免的co2，以及被封存在井下的源自固定于植物生命體內(nèi)的大氣C02的co2。磁壓輔助發(fā)電一個實施方式中，氣體被吸附到在磁場的作用下被誘導(dǎo)的易磁化吸附劑上。隨著磁場被移除，吸附的氣體可以釋放進(jìn)入一個耐壓等溫罐內(nèi)，隨后引導(dǎo)經(jīng)過熱源，之后被引導(dǎo)去驅(qū)動燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)。如下所述，這樣的磁吸附和脫附能夠?qū)崿F(xiàn)在發(fā)電過程中使溫度與壓力分離。在一個特定實施方式中，例如，采用這種工藝可實現(xiàn)在較低溫度下由地?zé)嵩窗l(fā)電。此處，將機(jī)械壓縮機(jī)用于由低溫地?zé)嵩窗l(fā)電可能就足夠了。參見圖6，壓力罐303可以含有合適的磁性吸附材料，與磁場BB=B+的施加相響應(yīng)，從空氣中吸附氧氣。這在室溫下就可實現(xiàn)，并可使富氮空氣305逸出。按照實施方式，用于在罐303中吸附氧氣的磁性吸附材料可以包括任何適用于與磁場相響應(yīng)而與氧氣結(jié)合的固體材料，例如，如亞鐵磁性、鐵磁性或者反鐵磁性過渡金屬等易磁化吸附材料，包括Fe304-a,"Fe304,Gd203，Ni,Mn304,Dy203,Dy,Ho,Ho203…然而這些只是磁性吸附材料的一些例子，要求保護(hù)的主題不限于這一方面。在罐303內(nèi)的氧氣吸附之后，可以將罐303封死，與周圍空氣隔絕，將罐303置于與熱交換器311和氣體膨脹器313流通。在一個實施方式中，當(dāng)進(jìn)行脫附步驟時，罐303可以變?yōu)楣?09。作為替代，也可將吸附劑/吸附質(zhì)配對從罐303移至罐309。在去除磁場時，將磁感應(yīng)強(qiáng)度設(shè)置為0，B=0，所吸附的氧氣可脫附到加壓等溫壓力罐309，使其在室溫重新平衡，隨后引導(dǎo)經(jīng)過熱交換器311，再引導(dǎo)去驅(qū)動渦輪313從而產(chǎn)生電流。吸附之后，從磁場(B=0)中去除吸附材料。隨后可以使氧氣在壓力罐309內(nèi)從易磁化吸附劑上脫附。此處，與如果磁場被移除則促成脫附的這種脫附相比，脫附可以由吸附活化能的熵變造成。如果氧氣在絕熱狀態(tài)下脫附，當(dāng)它脫離被吸附的狀態(tài)并填充壓力罐309時，氣體可以冷卻。這個過程類似于已知的在居里溫度接近室溫的鐵磁性釓固體內(nèi)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的絕熱退磁。如果氧氣等溫脫附，氣體在脫離被吸附狀態(tài)并填充壓力罐309時可能有冷卻的趨勢。不過，這樣可以產(chǎn)生從周圍到壓力罐309的熱流(如QDe)。按照一個實施方式的工藝中可具有交替的基本上類似的吸附床。當(dāng)303正在加載氧氣時，基本上類似的床309正在卸載氧氣。然后，這些床可以交替使用；新被加載的罐303隨后在309位置處進(jìn)行卸載。利用簡單地將罐或吸附劑在磁場內(nèi)移進(jìn)移出以及打開和關(guān)閉閥門來實現(xiàn)和阻止流動，從而使吸附床和脫附床交替使用。由于通過改變磁場可以使罐309內(nèi)壓力上升，并誘導(dǎo)冷卻，所以這種工藝可被稱為"磁壓"。與空氣接觸的易磁化吸附劑(*)可吸收02。這種02吸附現(xiàn)象可以通過磁場在提高磁感應(yīng)強(qiáng)度(B=B+)的狀況下增強(qiáng)。根據(jù)實施方式，例如，可以誘導(dǎo)熱量QDE進(jìn)入環(huán)境熱量導(dǎo)致的脫附過程。在另外一種替代方式中，脫附過程中使用的熱量可以來自吸附過程中產(chǎn)生的熱量。而在另外一種替代方式中，脫附過程中使用的熱量可以來源于環(huán)境，而在吸附過程中產(chǎn)生的熱量可排放到周圍環(huán)境中。還有另外一個例子，可使用地?zé)醽砉┙o熱量QDE。在當(dāng)前所述實施方式的磁輔助吸附，固態(tài)吸附材料經(jīng)受變溫；因此節(jié)省了吸附劑加熱(應(yīng)用于變溫吸附(TSA)工藝)的能源成本，并允許使用較大范圍的室溫穩(wěn)定過渡金屬。在每個床加載和卸載后，用于吸附的罐303可與類似或相同的罐(指定的罐309)交換。使用磁性吸附/脫附無需對床進(jìn)行冷卻，而TSA正好需要。因此，冷卻速率不會影響工藝。根據(jù)實施方式，順磁性吸附質(zhì)和易磁化吸附劑的自旋拓?fù)浜痛沤粨Q耦合程度可由偏摩爾磁鉅進(jìn)行量化。吸附/脫附的平衡以與施加機(jī)械壓力可以使平衡移動同樣的方式發(fā)生移動。Ozeki等[J.Phys.Chem.1991，95,7805-78097805，MagnetoadsorptionandMagnetodesorptlonofNOonIronOxides:RoleofMagnetismandSurfaceStructuresofSolids,SumioOzeki,HiroyukiUcbiyama,andKatsumiKaneko]在亞鐵磁性和反鐵磁性鐵氧化物上使用<1特斯拉的場得到了NO(g)(Xm=+l,461Xl(T6Cm3m0r')的清楚的脫附和吸附磁性增強(qiáng)。NO(g)在亞鐵磁性和反鐵磁性鐵氧化物上的磁吸附/脫附隨著磁場強(qiáng)度的增強(qiáng)有上升趨勢。在壓力增強(qiáng)和低于室溫的狀態(tài)下，NO(g)和02兩者具有接近一致的壓縮系數(shù)，這一點對室溫附近的理想氣體膨脹工藝的操作可能十分有益。但對H20和N02并不起作用。如上面所指出的，從壓力罐309脫附出的氣體可導(dǎo)入至熱交換器311，從而驅(qū)動渦輪313。此處，作用于熱交換器313的熱量QeP，可由化石燃料蒸汽循環(huán)過程中的大型蒸汽冷凝器供給，溫度接近10(TC，或由地?zé)嵩椿蛘哂扇魏螣嵩垂┙o，如放大的光子(也稱作使用凹鏡的集中太陽能，從而由太陽光產(chǎn)生高溫)。這樣的QeP的地?zé)嵩纯梢詫崿F(xiàn)發(fā)電而不向大氣增加C02的工藝。應(yīng)用于渦輪313的熱量Qi可以包含等溫膨脹器中透壁從周圍環(huán)境中吸收的熱量。地?zé)嵬副诩尤肱蛎浧鬟@一過程中極大地增加了膨脹器在每02分子膨脹時的發(fā)電量。QeP的地?zé)嵩纯梢匀绱巳∠蛳到y(tǒng)300的部分可以置于地上。如果從地下抽取熱水供給Qep，熱交換器311和膨脹器313可以均位于地上。熱交換器311可以位于地下(所謂的DHE)，而膨脹器313則位于地上。在另一個替代實施方式中，熱交換器和膨脹器可以均位于鉆孔內(nèi)，直接接收地?zé)?。可就地從空氣中獲得氧氣，也可就地向空氣排放氧氣，實現(xiàn)零空氣污染過程。與太陽能相比，這樣的過程有著更高的功率密度，在更小的空間內(nèi)更快地發(fā)更多的電。由于甚至由低至373K的熱源也能夠發(fā)電，所以C02中性磁壓地?zé)岚l(fā)電工藝無需特殊選址，這一點與當(dāng)前地?zé)岚l(fā)電選址的限制相比，這一工藝更為普遍流行。如果系統(tǒng)300的膨脹器313位于地上，Qi不會將額外熱量增加到電能。如果等溫膨脹器和熱交換單元311均靠近地?zé)嵩?，則熱量可以在地?zé)嶙罡邷囟萒+以QeP和Qi增加到該工藝。在替代實施方式中，任何熱源均可應(yīng)用于熱交換單元，如工業(yè)制造業(yè)廢熱。這樣，在與熱源無關(guān)的情況下，該工藝可以改善熱-電過程的效率。在特定實施方式中，源自磁矩滯后的磁性吸附材料的潛在低效率與材料有關(guān)。在特定實施方式中，可以使用超導(dǎo)磁體來輔助上述吸附工藝。作為替代，也可使用永久固態(tài)磁體。高溫超導(dǎo)磁體可以進(jìn)行降溫，可能需要能量以對磁脫附或磁吸附過程做功。這一工藝需要相當(dāng)大規(guī)模地返還電能以達(dá)到磁脫附目的。在特定實踐中，實現(xiàn)磁脫附所消耗的電能可以由電源供給，如地?zé)崮苌傻碾娏?，或其它不排放C02的能源。此處，我們可以看到，磁脫附和磁吸附所消耗的電能與工藝的電能產(chǎn)量相比較小，在等溫退磁脫附過程中，消耗的電能通過在罐309的熱吸收而具體地返還到工藝中。按照實施方式，由于通過磁場作用使得罐303內(nèi)壓力上升，并誘導(dǎo)冷卻，所以系統(tǒng)300可被描述為"磁壓"，內(nèi)能為U，根據(jù)定義可知U不是如重力、輻射熱和磁場等體力(B)的函數(shù)[G.Astaria.Thermodynamics,1989PlenumPress]。"4(B)(1)內(nèi)能微分定義為功微分和熱微分之差dt/"2-,(2)脫離系統(tǒng)的功定義為正值，進(jìn)入系統(tǒng)的功定義為負(fù)值。同樣，功為體力的函數(shù)，表示為『=/(B)(3)為了滿足之前提到的三個特性(1)、(2)和(3)，如果對等溫系統(tǒng)進(jìn)行體力做功，則熱量Q必定被誘導(dǎo)離開系統(tǒng)。由于必須能夠向周圍環(huán)境加入或減去熱量，所以此處這樣的過程必須為等溫。之前所述可被總結(jié)簡化為認(rèn)2乂r乂rS形退磁的作用可取消之前在罐303處對系統(tǒng)做的功。功和熱量的變化的定性檢査可對研究以上所述偏微分具有指導(dǎo)性。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage33</formula>+(^表示退磁(-B)時誘導(dǎo)進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)的熱量。體力熱量和功的三個其它規(guī)律也可以適用。三個其他選擇之一可包括如鐵磁性釓等材料在居里溫度附近的等溫磁化。絕熱磁化可以將鐵磁性釓系統(tǒng)加熱，而等溫過程可誘導(dǎo)熱量離開系統(tǒng)進(jìn)入周圍環(huán)境中。此時，磁化可表示為對系統(tǒng)所作的功(-dW)和誘導(dǎo)離開系統(tǒng)的熱量(-dQ)，由于(3B)t為正值。此處所描述的磁化作為特定實施方式的體力的一個例子，應(yīng)當(dāng)理解的是在替代實施方式中，也可使用其它的體力，而不偏離所要求保護(hù)的主題。例如，其他類型的體力可包括例如磁場變化、重力、伽馬射線、微波能量、如來自陽光等的光子、輻射熱，僅列舉幾個例子。在分子熱力學(xué)中，熱量Q可以描述處于量子力學(xué)能態(tài)下的物種的數(shù)量[DonaldMcQuarrie,StatisticalMechanics,UniversityScienceBooks,2000，page44]。如果狹窄的數(shù)量分布被拓寬，熱量Q則為正值。如果磁場B的磁感應(yīng)從系統(tǒng)300中移除，例如，以場取向排列鐵磁性吸附劑和順磁性吸附質(zhì)不再是趨勢。因為能態(tài)的粒子數(shù)增加使熱量Q為正值，所以那個能態(tài)附近的狹窄粒子數(shù)分布可被拓寬，而且誘導(dǎo)熱流進(jìn)入等溫系統(tǒng)。在系統(tǒng)300中，考慮2個冷卻事件。首先，脫附可能需要熱量來補(bǔ)償氣體和固體相互物理作用的損失。其次，在對漸縮/擴(kuò)張噴嘴的類似分析中，當(dāng)氣體從吸附劑表面膨脹到自由體積時，冷卻可以發(fā)生。冷卻可由氧氣從吸附劑表面附近的近二維空間膨脹到壓力容器309的三維空間從而填充可用容積所引起。這里，通過考慮脫附氧分子的動能，可對冷卻予以定量估算。如果氧脫附處于等溫狀態(tài)，可從周圍環(huán)境中獲得熱量QDE。使熱量進(jìn)入系統(tǒng)中的驅(qū)動力可能產(chǎn)生于與表面到自由體積膨脹冷卻相比較暖的周圍環(huán)境的溫度梯度。當(dāng)周圍環(huán)境作為熱源時，等溫壓力罐309的溫度可以不大于周圍環(huán)境的溫度。罐303的吸收熱量同樣可作為熱源，固態(tài)吸附劑可能會造成熱容阻力。在一些實施方式中，絕熱脫附膨脹中熱量QDE的抽取可應(yīng)用于不同系統(tǒng)(未示出)的冷卻。這里，在其它系統(tǒng)內(nèi)的熱量(^E抽取可對其它系統(tǒng)造成冷卻效果。在一個替代實施方式中，磁壓效應(yīng)與磁熱效應(yīng)有關(guān)，然而，至今為止在科學(xué)或?qū)＠墨I(xiàn)中還未有磁壓效應(yīng)的說明。按照實施方式，壓力罐309和膨脹器313的空隙體積的特定設(shè)計可以決定在熱交換器311內(nèi)產(chǎn)生的氧氣壓力。存在的加壓氧氣，隨后在熱交換器311中由地?zé)嵩?圖6標(biāo)識為QeP)加熱至所希望的高溫T+。被加熱的氧氣隨后在渦輪313內(nèi)可以絕熱、等溫或多變膨脹，產(chǎn)生功#。等溫和多變膨脹可從地?zé)嵩刺?或任何熱源)獲得更多的熱量；然而，絕熱膨脹不能向系統(tǒng)中加入任何新的熱量。氧氣最后可由渦輪313排回到大氣中。取決于膨脹是絕熱、等溫還是多變以及與增加的地?zé)嵯啾鹊钠鹗級毫?，階段314處的出口溫度可低于、高于或等于周圍環(huán)境的溫度。與蒸汽循環(huán)發(fā)電工藝相比，這一點極占優(yōu)勢，這必然使排氣溫度高于周圍環(huán)境的溫度，通常處于373K左右。因為蒸汽工藝在373K受限，與磁壓發(fā)電工藝相比，高溫T+對于蒸汽循環(huán)發(fā)電工藝而言可能較高。在當(dāng)前所述的實施方式中，氧氣可包括獨特的高順磁性氣體X二+3，449xl0-6cm3m。r';文獻(xiàn)顯示，如果02吸附在血紅蛋白上(Hb02)，則每個血紅素在室溫狀態(tài)下的磁化率為2,460xK^cm^or1[ProteinSci.19932:1975-1986，M.A.LOPEZandP.A.KOLLMAN]。在窄縫空間石墨納米粒子中，一個獨特的潛在場可在顯示出反鐵磁性02吸附質(zhì)現(xiàn)象的范圍內(nèi)與02相互作用，[Inorg.Chem.，1999，38，5755-5768]。對于包括Co，Mn，F(xiàn)e，La，Pt，Rh，Cu和Ir的許多分子過渡金屬絡(luò)合物已知有可逆02結(jié)合；室溫附近的02吸附也很普通(如血紅蛋白)。在強(qiáng)磁場中，02有公知的沸點降低，由90K降至77.4K[A丄MeachinandM.W.Biddulph，TheEffectofHighMagneticFieldsontheVaporPressureofNitrogen,OxygenandArgon,Cryogenics,18，29-32(1978)]，該文獻(xiàn)的目的在于說明，通過在易磁化吸附劑上的吸附可以可在室溫條件下使用o2。典型的易磁化吸附材料有亞鐵磁性、鐵磁性或反鐵磁性過渡金屬，包括，例如Fe304-a,"Fe304,Gd203,Ni,Mn304，Dy203,Dy,Ho,Ho,03...易磁化吸附質(zhì)可包括例如02、一氧化氮(NO)、NIT、氫化羰基鐵、氫化羰基鎳，僅舉幾個例子。在一個例子中，假設(shè)1.5摩爾的氧分子從一千克的比熱為0.18kcal/kg的易磁化Fe304中脫附出來；假設(shè)Fe304氧結(jié)合能為5kcal/摩爾，則進(jìn)入系統(tǒng)的熱量可產(chǎn)生約41Kelvin的冷卻。A.M.Tishin[Nature,Magnetocaloriceffect:CurrentsituationandfUturetrendsA.M.Tishin，12March2007]描述了一級磁相變材料產(chǎn)生最強(qiáng)的冷卻效應(yīng)，然而這些材料有顯著的滯后性，這造成磁熱冷卻的劣化。己對其磁熱效應(yīng)進(jìn)行了檢驗的這種一級相變集中于固體點陣幾何變換，如由磁場誘導(dǎo)的鐵磁性立方奧氏體相轉(zhuǎn)換為正方馬氏體相。固體點陣中的原子的移動通常具有高滯后性。此處在至少一個實施方式中提及的磁壓效應(yīng)包括偽相變，氣體脫附，這種氣體脫附不一定需要固體點陣重取向，因此提供了降低滯后性的可能。揮發(fā)性氣體在室溫條件下以較大摩爾數(shù)吸附在每體積吸附質(zhì)上。二氧化碳就是一個很好的例子，因為許多吸附劑在室溫條件下能夠吸附相多達(dá)6摩爾C02/kg吸附劑[Energy&Fuels2003]。此處描述的磁壓地?zé)峁に嚍镃02中性地?zé)峁に?；并不涉及C02，但在發(fā)電過程中不必排出C02。由于化石燃料工藝通常向大氣中排放C02，而以磁壓地?zé)峁に嚾〈剂瞎に嚤苊饬舜髿庵蠧02水平的進(jìn)一步增加。與可能受到水的凝結(jié)溫度的限制的注水蒸汽地?zé)峁に嚥煌?，根?jù)一個實施方式所述的特定磁壓地?zé)岚l(fā)電工藝使用氧氣，而它在室溫條件下，處于任何壓力狀態(tài)下都不會凝結(jié)。這樣的C02中性磁地?zé)釡u輪發(fā)電可將壓力和溫度變量分離，因此能夠?qū)崿F(xiàn)將電從熱中抽取出來而不用散熱，和從所謂的"低級別"熱(T<400K)獲得電。其它低溫地?zé)峁に嚢ó愇焱檠h(huán)，需要散熱來凝結(jié)異戊烷。由地?zé)岚l(fā)電裝置的經(jīng)驗可知，注水蒸汽地?zé)峁に嚳蓪Φ責(zé)嵩催M(jìn)行過冷卻，并可在蒸汽渦輪上產(chǎn)生壓力錘；壓力錘和對地?zé)嵩吹倪^冷卻可以使用這個新的磁壓地?zé)峁に噥肀苊?。地表下，在上地幔?nèi)溫度梯度變化劇烈，在更深地幔處(400-670km和更低)更為緩和，在合理的(經(jīng)濟(jì)方面和技術(shù)方面)鉆探深度處，第一個地表下16英里處，溫度梯度隨深度變化更為劇烈。co2中性磁地?zé)釡u輪發(fā)電工藝可實現(xiàn)在較淺深度處獲得地?zé)幔虼丝晒?jié)約通常與深度呈非線性的鉆探費用。Augustin等人[7PROCEEDINGS，Thirty-FirstWorkshoponGeothermalReservoirEngineeringStanfordUniversity,Stanford,California,January30-February1,2006SGP-TR-179,ChadAugustine,JeffersonW.Tester,BrianAnderson]描述了費用與深度的非線性主要為在更深處所需的增加的套管(和灌漿)以及鉆頭旋轉(zhuǎn)的函數(shù)。由于該工藝可抽取低級的熱量，所以磁壓地?zé)峁に嚳蓪崿F(xiàn)較淺的鉆探和較少的套管。與水/蒸汽地?zé)峁に囅啾?，在同樣的地?zé)釡囟认?，C02中性磁地?zé)釡u輪發(fā)電工藝可獲得更高的效率。磁場消耗的功由氧和易磁化吸附劑之間的電子耦合相互作用決定。吸附附近出現(xiàn)高超壓，附近可遭遇再次吸附。例如，可以使用產(chǎn)生體積膨脹做功的限定超壓。氧甚至在較高壓力且低于室溫的狀況下都具備接近一致的壓縮系數(shù)。另外一種比較適合的順磁性氣體為一氧化氮。一氧化氮需要被存儲于一個封閉的回路循環(huán)中，相比而言，氧氣則應(yīng)用于一個開放回路發(fā)電循環(huán)中。可從亞鐵磁性、鐵磁性、反鐵磁性過渡金屬吸附和脫附的任何順磁性氣體或磁性氣體均適用。由于氧氣極易揮發(fā)，所以與脫附相比，通過磁場增強(qiáng)吸附是最佳選擇。當(dāng)磁場改變時，可實現(xiàn)吸附/脫附動力學(xué)的活化能的差異。通過碳?xì)浠衔飪影l(fā)電同時捕獲二氧化碳如上所示，將碳?xì)浠衔锶剂嫌糜讷@得能量會造成大量的C02排放，而據(jù)信C02是造成全球變暖的罪魁禍?zhǔn)?。根?jù)實施方式，可將碳?xì)浠衔镉糜谏a(chǎn)能量同時捕獲在這個工藝中產(chǎn)生的部分或全部的co2。根據(jù)實施方式，原油儲量可分為三類1P、2P或3P儲量。已探明儲量可指定為1P，定義為具有高百分比確定性的可由相對低風(fēng)險和己知方法回收的那些。出于說明目的，可將1P的子類別指定為IP-R，定義為如本文所述的特定實施方式中的原油已被回收并可提供潛在的存儲co2的空間的地下地質(zhì)缺口。在一些情況中長時間保持原油和天然氣的地質(zhì)構(gòu)造可以提供co2的自然形成存儲空間。IP-R的空腔可由多孔巖石層形成，上方為無孔巖石層，使得無孔巖石層形成從地質(zhì)學(xué)角度上來說在之前截留住自然壓力下的碳?xì)浠衔锍练e物的穹頂。這里，保存完整的穹頂可提供能夠潛在地封存C02的耐壓空腔。IP-R空腔也可包含不同數(shù)量的未回收的碳?xì)浠衔锍练e物，這可以使用本文所述的一個或多個實施方式來加以利用。為了使地下所剩C02量最小化，提高驅(qū)油效率(EOR)的商品化實施裝置通過操作其注入，從而使C02可應(yīng)用于另外一口井。相反，至少在一個實施方式中，目的就是封存C02。據(jù)信，在成熟油氣儲層中，有超過八百二十四億公噸的封存潛力[USD.O.ENationalEnergyTechnologyLaboratory,NETL]。僅僅一年從大氣中除去十億公噸的C02，就已經(jīng)可以顯著地減緩以上所提到的全球變暖效應(yīng)。因此，IP-R成熟油氣地下空腔的潛力是巨大的。在替代實施方式中，可將不可開采的煤層用于C02的存儲。這里，據(jù)[NETL]估算不可開采的煤層中存在超過一千八百億公噸的C02封存潛力。不可開采的煤層中還可能包含有重要的潛在能源，如煤層氣，這種物質(zhì)現(xiàn)在難以被經(jīng)濟(jì)性地獲取。經(jīng)探明儲量加上極可能儲量，稱為2P類儲量，是已知地質(zhì)和工程技術(shù)可能回收但具有一些不可回收的風(fēng)險的那些儲量。經(jīng)探明儲量、極可能儲量加上可能儲量，稱為3P類儲量，是低確定度(10%確定度)的可回收的那些儲量。這些儲量有著相對較高的風(fēng)險。特定實踐可以實現(xiàn)將一些2P類和3P類儲量用于生成有用的能源，而無再將碳?xì)浠衔锶〕龅孛?。對一個地區(qū)的油田進(jìn)行研究，表明2P類和3P類儲量相當(dāng)多。例如，Timano-Pechora地區(qū)油田有僅23%的經(jīng)探明儲量和33%的3P類儲量。對碳?xì)淙剂腺Y源的需求使人們對深度更深和溫度更高的井更感興趣。溫度較高的井通常鉆探費用更高，而且伴有不斷增長的安全性和經(jīng)濟(jì)方面的風(fēng)險。如根據(jù)特定實施方式所述，可從更深和溫度更高的井中回收碳?xì)浠衔?，而這是其他方式無法以合理的費用獲取或回收的。據(jù)估算，海底下埋藏有一萬三千億桶油。一些實施方式使得可以更容易利用這樣的難以獲取的碳?xì)浠衔铩Ｔ诿绹?，來源于三種具體的非傳統(tǒng)資源(含氣頁巖、煤層和致密砂巖)的天然氣對國家氣體供應(yīng)的貢獻(xiàn)在過去的20年間顯著增長。美國能源信息局(EIA)等已將這些資源強(qiáng)調(diào)為在下一個二十年間的關(guān)鍵供應(yīng)源。美國國家石油委員會(NPC2003)估算了由下述48個州的這三種資源技術(shù)上可回收的氣體的體積為超過二百九十三萬億立方英尺(TCF)。眾所周知，世界各地，尤其是委內(nèi)瑞拉、阿爾伯塔以及美國的山地地區(qū)，有著極為豐富的頁巖油和焦油儲量。此處說明的特定實踐在某種程度上對于所有這些地質(zhì)狀況都具有價值。開采2P和3P類油儲量、已被鉆探的IP-R井、難度較大的熱井、海底儲量、含氣頁巖和煤層氣的方法和工藝可極大程度增加世界范圍內(nèi)可獲得的碳?xì)浠衔飪α浚瑥亩鵀槭澜缃?jīng)濟(jì)帶來巨大的收益。開采地下碳?xì)浠衔锍练e物所用的常規(guī)技術(shù)包括例如，地上抽取沉積物、運(yùn)輸抽取出的沉積物、將抽取出的沉積物精煉為有用燃料產(chǎn)品、將該燃料產(chǎn)品運(yùn)抵客戶以進(jìn)行燃燒，而這種燃燒隨后會產(chǎn)生C02。之前的解決全球變暖的根源的嘗試集中于封存由燃燒產(chǎn)生的co2。如特定實施方式所述，可以開采地下碳?xì)浠衔锍练e物來在無需在地上對地下碳?xì)浠衔锍练e物進(jìn)行抽取并同時在地下進(jìn)行co2封存的情況下進(jìn)行能量生產(chǎn)。這樣，避免了費用昂貴的原油精煉，使得可以利用迄今為止太昂貴而未從地下抽取的碳?xì)浠衔飪α?，并能夠?qū)崿F(xiàn)封存C02而無需為C02安裝管路，或者保持地下天然空腔的結(jié)構(gòu)完整性及耐壓性。在一個特定實踐中，從地上將燃料電池插入天然地下碳?xì)浠衔飪又?，并可以將燃料電池的陽極置于與碳?xì)浠衔飪觾?nèi)的碳?xì)浠衔锍练e物相接觸。隨后該陽極與碳?xì)浠衔锍练e物反應(yīng)，從而產(chǎn)生電流、H20和C02。這里，在該反應(yīng)中生成的部分或全部的C02可以留存捕獲于碳?xì)浠衔飪又小２贿^，這僅是示例實施方式，要求保護(hù)的主題不限于這一方面。如特定實施方式所述，在鉆探進(jìn)入難以達(dá)到的化石燃料儲層并使地下燃料與燃料電池(如固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC))接觸時，氧氣可以通過SOFC的陶瓷膜與碳?xì)浠衔锍练e物相接觸，產(chǎn)生電磁力(EMF)。替代實施方式也可采用不同類型的燃料電池，如熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)。工藝中所產(chǎn)生的大部分C02可以殘留在地下儲存碳?xì)浠衔锍练e物的相同位置。在這里，可保持井內(nèi)壓力以及在所給碳?xì)浠衔飬^(qū)域內(nèi)的與其它井相連的井的壓力。在一個實施方式中，這種工藝所發(fā)的電可被傳輸?shù)胶Ｃ婧?或地面之上，并到達(dá)為公用電網(wǎng)供電的位置。在一個替代實施方式中，這種工藝所發(fā)的電可應(yīng)用于由水電解生產(chǎn)高壓H2。這樣的氫氣可用作可運(yùn)輸燃料，并且可以無需精煉而直接輸送到終端用戶(例如，使用移動式壓力容器的船、列車或卡車)。而且，如以上所述，在電解過程中生成的氧氣，以及空氣中的氧氣，可被輸送至碳?xì)浠衔飪觾?nèi)到達(dá)SOFC的陰極側(cè)，從而對發(fā)電循環(huán)起輔助作用，使組成空氣的氧氣被送到井下以完成該循環(huán)，供SOFC的陰極使用。某些實施方式中，陰極處富集的氧氣可提高SOFC性能。圖7A顯示了在不將碳?xì)浠衔锍练e物從地下取出的情況下由碳?xì)浠衔锍练e物發(fā)電的系統(tǒng)320。此類碳?xì)浠衔锍练e物可包括天然氣、煤層甲垸和/或低硫原油。在具體說明的實施方式中，碳?xì)浠衔飪?28中的碳?xì)浠衔锍练e物可通過從地上334處鉆探穿過無孔巖層323來獲取。不過，在一個替代實施方式中，這樣的儲層可以位于海底下，需要鉆探穿過海底來獲取。在當(dāng)前說明的實施方式中，燃料電池324的陽極可以與碳?xì)浠衔锍练e物CnHm相接觸，從而按照下述反應(yīng)(5)來發(fā)電，所發(fā)的電通過電纜331進(jìn)行輸送CnHm+(n+m)02—nC02+m/2H20(5)此處，燃料電池324對這種反應(yīng)起促進(jìn)作用，燃料電池324從若干來源中任一個處供給氧氣，如源于空氣321的氧氣，這可以通過鼓風(fēng)機(jī)322向下抽送給燃料電池324。另外，如圖所示，惰性氮氣332可以從燃料電池中排出并釋放。在使用SOFC的特定實施方式中，由于SOFC可以在跨越陶瓷膜產(chǎn)生壓力，所以鼓風(fēng)機(jī)322無需再產(chǎn)生壓力。SOFC的這一特征能夠?qū)崿F(xiàn)使用來自空氣中的大氣壓力氧氣，來氧化自然加壓狀況下的地下碳?xì)浠衔锍练e物，而無壓縮機(jī)的能量消耗?？諝膺M(jìn)料中的氧氣可被引導(dǎo)至以與SOFC的陰極密切接觸的方式高速流過，從而獲得良好的物質(zhì)傳輸。在替代實施方式中，正如以上討論的一樣，可以從加壓容器(未示出)將純氧輸送至SOFC324的陰極。鉆孔內(nèi)可以設(shè)置空氣入口，用于將氧氣送入SOFC，同時使富氮空氣由SOFC處排出并流入大氣。無孔巖層323在碳?xì)浠衔飪?28中可以起到自然保持地下壓力P+的蓋子的作用。形成為長管陣列狀的燃料電池324可被投入碳?xì)浠衔锍练e物中，逐漸將溫度變?yōu)門+。此類碳?xì)浠衔锍练e物可為以下若干碳?xì)浠衔锍练e物中的任何一種，如天然氣、低硫原油。在導(dǎo)入燃料電池324之前，可使用若干原位方式技術(shù)中的任何一種來對碳?xì)浠衔飪?28中的碳?xì)浠衔锍练e物進(jìn)行脫硫處理，清除礦物質(zhì)，并降低粘度。碳?xì)浠衔锍练e物325,符號表示為CnHm，可以通過溫度為T+的燃料電池324附近處的熱量而進(jìn)一步降低其粘度。同樣，通過原位降低碳?xì)浠衔锍练e物的平均分子量，也可達(dá)到降低粘度的目的。這里，原位降低粘度，還可通過對高分子量的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行酶促、催化和/或細(xì)菌作用而轉(zhuǎn)化為較低分子量碳?xì)浠衔飦韺崿F(xiàn)。可以將氫氣注入井內(nèi)，增強(qiáng)這種降低分子重量的工藝。在另一個實施方式中，基于因其在極端環(huán)境下發(fā)揮功能的能力而命名為嗜極菌的菌株的生物催化劑可將重型碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為較為清潔的原料。實驗室規(guī)模試驗顯示，向原油中加入此類生物催化劑可減少多至40%的有機(jī)硫氮濃度，以及多至50。/。的金屬[EugenePremuzicandMowLin，1999]。通過挑戰(zhàn)性生長過程而停止新陳代謝的新微生物制劑以生物化學(xué)方式在極端溫度、壓力、PH值、鹽和有毒金屬濃度的條件下進(jìn)行固態(tài)含碳物質(zhì)的轉(zhuǎn)化[美國專利號6，294，351]。SOFC的高溫有可能破壞嗜極菌，或使其燃燒。這樣，使用此類生物催化劑可分兩步實施。首先，嗜極菌可以進(jìn)行陽極淤積物質(zhì)的原位收集。其次，在SOFC的高溫運(yùn)行期間，可將嗜極菌從SOFC處清除出去。作為替代，此類嗜極菌可被位于地下的另一介質(zhì)吸附，而遠(yuǎn)離SOFC位置。此類嗜極菌的作用還可降低最初原油沉積物的粘度。[BrookhavenNationalLaboratoryNewsReleaseDec.11,2001]如同所示，按照上述反應(yīng)，碳?xì)浠衔锍练e物325可在燃料電池324陽極處反應(yīng)，生成副產(chǎn)物C02和H20。此處，原油和水的密度差異可以自然地使兩者分開?？拷剂想姵?24的水可以以蒸汽的形式存在，并傾向于從燃料電池324處逸出，在形成碳?xì)浠衔飪?28的較冷的地質(zhì)空腔處轉(zhuǎn)化為液態(tài)水。這種逸出和凝結(jié)可降低水對燃料電池324陽極的氧化影響。如果無孔巖層323下的壓力變得實質(zhì)上高于碳?xì)浠衔飪?28的天然安全且可維持的壓力，降壓339可釋放一些C02和/或碳?xì)浠衔锍练e物。此處，地質(zhì)學(xué)家和工程師可對無孔巖層323進(jìn)行一些試驗，以確定壓力是否可以高于地質(zhì)空腔的自然壓力保持能力。由于這些地質(zhì)空腔上百萬年來都處于高壓狀態(tài)下，可認(rèn)為其能耐受其自然產(chǎn)生的原始壓力，只要井最低限度地開口即可。在這里所描述的工藝的實施方式中，使地質(zhì)空腔最低限度地開口可以提供合適的用于C02的地下封存的位置?？煞胖没?或平臺330，以輔助鉆入碳?xì)浠衔飪?28?？墒褂秒娎|331將電能傳輸至公用電網(wǎng)。如以上指出的那樣，作為替代，來自電纜331的電能也可用于通過電解就地生產(chǎn)氫氣。按照實施方式，碳?xì)浠衔飪?28內(nèi)的碳?xì)浠衔锍练e物的反應(yīng)生成的C02可被截留和/或封存于由無孔巖層323形成的穹頂?shù)紫拢谠撎巸?28的自然壓力P+得以保持。在一個實施方式中，這樣的C02可以氣態(tài)、液態(tài)或氣液共存的形式存儲于碳?xì)浠衔飪?28內(nèi)。作為替代，這樣的C02也可以以與水和/或未回收的碳?xì)浠衔锍练e物的液態(tài)混合物的形式存儲于碳?xì)浠衔飪?28內(nèi)。圖7A顯示氧氣可以由空氣321傳輸至燃料電池324的陰極，在替代實施方式中，燃料電池可反之接收來自地上的加壓儲氧容器和/或來自管道的氧氣。此處，使用這樣的濃縮儲存氧可對海下工藝起促進(jìn)作用。再者，這種的海下工藝由于無需再對海下原油進(jìn)行抽取和處理而可得到促進(jìn)，因為可簡便地產(chǎn)生電或氫氣，從而代替這樣的抽取和處理。另外，此處說明的工藝還可避免原油在海洋中的不幸泄漏。使用這一系統(tǒng)可實現(xiàn)向燃料電池陰極提供純氧。而且，正如以上所述，由碳?xì)浠衔锍练e物與燃料電池324的反應(yīng)產(chǎn)生的電可用于通過電解就地生產(chǎn)H2。電解伴生的02隨后供應(yīng)給燃料電池陰極，用于生成額外的電能。在一個例子中，可以將這個反應(yīng)生成的02與存儲的02—并供給給燃料電池324的陰極。這種組成的氧氣可降低生產(chǎn)加壓氧的可能需求，從而提高經(jīng)濟(jì)可行性。圖7B是可作為圖7A所示的實施方式中的燃料電池324實施的SOFC陣列的示意圖。這里，這樣的陣列可包含多個管狀SOFC，這些管狀SOFC可穿過鉆孔置入碳?xì)浠衔飪又?，從而將陽極置于與碳?xì)浠衔锍练e物接觸。如同所示，可以將幾個較小尺寸的管捆扎為陣列置于適合井眼直徑的套管350中。此處，鉆井配管可沿著方向341向上延伸通向大氣，并穿過地表，將空氣引向或抽出SOFC系列，并將電流輸入或輸出SOFC系列。帶有氣流的開放SOFC管342可從地上接收空氣并朝下送到單個SOFC管342。如上所述，根據(jù)替代實施方式，氧氣可以從加壓源而非空氣傳輸至SOFC管342。在與SOFC陰極接觸時，氣流可能變?yōu)橥牧?。同樣，空氣，包括部分氧氣耗盡的空氣，可由SOFC管342頂部逸出。電流345包括來自陽極而朝向陰極的電子。隨著電子由鉆孔朝下移動至各個SOFC管342的陰極，至此EMF電路完成。參見具體的單個SOFC管346，長圓柱形鉆孔可以適合于長圓柱形SOFC管346。陰極側(cè)的SOFC管346內(nèi)的空氣壓力為大氣壓力P—。在其中碳?xì)浠衔飪游簇毣奶囟▽嵤┓绞街校恢?55處的碳?xì)浠衔飪拥膲毫赡芨?，壓力值為P+。在特定實例中，SOFC管342可在高溫T+下工作。這里，SOFC管342所處的這樣的高溫可建立在位置349處向碳?xì)浠衔飪訉觾?nèi)延伸的徑向溫度梯度，dT/dR。此處，SOFC管348徑向附近的碳?xì)浠衔锍练e物可由SOFC管348的高溫造成其粘度降低，并在SOFC管348陽極處與滲過SOFC管348的陶瓷膜的OZ離子反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)生物為C02和H20。此處，與原油相比，這些生成物的密度均較低，并且在原油朝陽極流動時，這些生成物易于從SOFC管342流出。再一次，在使SOFC陽極和碳?xì)浠衔锝佑|前，可以使原油或天然氣沉積物預(yù)先脫硫。正如以上所述，根據(jù)特定實施方式，預(yù)先脫硫可以原位進(jìn)行。然而，在替代實施方式中，預(yù)先脫硫也可在上方或非原位進(jìn)行。這里，非原位脫硫可實現(xiàn)在位置和井壓下將天然氣脫除，將含有硫雜質(zhì)的天然氣導(dǎo)向吸附材料，在井壓下吸附硫雜質(zhì)，隨后將清潔過的天然氣返回至壓力下的原儲層。為了維持這一工藝，可以使用鼓風(fēng)機(jī)或低壓差動壓縮機(jī)，用于補(bǔ)償在硫吸附過程中的壓力損耗。SOFC管342可設(shè)置在套管350內(nèi)，套管350為多孔套管，并可實現(xiàn)硫降低的和/或天然低硫的碳?xì)浠衔锍练e物在徑向流動。在特定實施方式中，SOFC管342可達(dá)高溫(650。C至1000°C)并具有高氧化性(陶瓷膜的陽極側(cè)上方可出現(xiàn)100%純度的02—離子)，在考慮到未精煉重油的芳香性時這是有益的。通過使用以下幾項技術(shù)中的任一種將空氣343引到SOFC管342的陰極側(cè)，如將空氣引去在井內(nèi)燃燒原油從而使原油變熱并降低粘度的技術(shù)，包括例如常規(guī)火驅(qū)法(CFF)及THAITM工藝[www.petrobank.com/hea-thai匿image陽l.html]。如上所述，SOFC管342可被緊密捆扎在套管350中，以適合于鉆頭或未來的激光鉆井所產(chǎn)生的長圓柱形。使用基于燃燒的發(fā)動機(jī)來地下發(fā)電是不切實際的，原因如下(1)發(fā)動機(jī)太大；(2)發(fā)動機(jī)不能滿足長圓柱形鉆探的形狀；(3)發(fā)動機(jī)不能以任何實用的方法燃燒未經(jīng)精煉的油。相反，SOFC管342，體積小，功率大，并且能夠以長圓柱形方式成形，(3)原則上可燃燒未經(jīng)精煉的低硫原油，(4)發(fā)電無需運(yùn)動組件，這一點對地下作業(yè)而言較好，(5)無需冷卻，如果裝入地下這一點也十分實用，(6)可以產(chǎn)生一些高溫廢熱，這可幫助地下碳?xì)浠衔锵騍OFC管342運(yùn)動。根據(jù)實施方式，SOFC管342可在地下使用，直接置于油儲層內(nèi)，通過將氧氣通向地下至SOFC陰極側(cè)進(jìn)行發(fā)電。正如以上所提，SOFC的應(yīng)用在開采深處近海儲層方面特別有效。通過在海底鋪設(shè)電纜，所發(fā)的電可方便地傳輸至附近電網(wǎng)。采用井下SOFC工藝可促進(jìn)更深的海底鉆探。這里，由于電是一種產(chǎn)品，而不是抽取出的碳?xì)浠衔锍练e物，所以鉆探設(shè)備、電處理以及電力輸送電纜可以均位于海底。由于不需要收集和輸送碳?xì)浠衔锍练e物，所以這可以減少在海上搭建平臺的需要。己開發(fā)出的水下鉆探設(shè)備，如果進(jìn)行地下SOFC發(fā)電，則可以更簡便地使用該設(shè)備。同樣，深海鉆探，與在海洋頂部收集原油并通過油輪輸送相反，如果地下SOFC電力作為產(chǎn)品，則深海鉆探在環(huán)境上可以變得更安全。在特定實施方式中，SOFC管342有高功率密度，每功率輸出只需要較小的空間。任何如今運(yùn)行著的SOFC系統(tǒng)的體積的大部分涉及熱量聯(lián)產(chǎn)和/或廢熱回收、燃料供給機(jī)構(gòu)和儲存以及電氣調(diào)節(jié)。管狀SOFC組裝體本身就可以很小。許多模型顯示，SOFC系統(tǒng)有著超常良好的性能持久性而不退化。西門子SOFC系統(tǒng)已經(jīng)以超過46%的電效率運(yùn)行兩萬個小時。雖然孔直徑越大，鉆探費用就越高，但通過使用超長鉆孔，可實現(xiàn)重要的陽極的SOFC表面區(qū)域與地下燃料的接觸。鉆孔直徑和地下可用體積是可戰(zhàn)勝的挑戰(zhàn)。地?zé)峋ǔＪ褂?03/4"或8'/2"的鉆頭，以及95/8"或7"套管或一般有開縫或開孔的尾管完成，而未灌漿。[7PROCEEDINGS，Thirty-FirstWorkshoponGeothermalReservoirEngineeringStanfordUniversity,Stanford,California,January30-February1,2006,SGP-TR-179,ChadAugustine,JeffersonW.Tester,BrianAnderson]。SiemensWestinghouse展示過SOFC管尺寸<2.2cm，SOFC管長度>150cm[FuelCellsbySupramanianSrinivasan,Springer,2006]。SOFC功率密度>1.8瓦特/cm2。井下SOFC通過增加的等徑接觸長度，可增加若干cm2的接觸面積。2006年，橫向12,500英尺的鉆探費用以美元計，將近兩百萬美元。如上所述，103/4"的鉆孔可適合安裝9管SOFC組裝體，并可用來將SOFC管342浸入碳?xì)浠衔锍练e物中。地?zé)徙@孔可超過36cm(14.4英寸)[BrochureofGordonGeneCulverGeo-HeatCenterKlamathFalls,OR〗。在一個例子中，根據(jù)引用SOFC功率密度的文獻(xiàn)，為了在SOFC組裝體內(nèi)達(dá)到1.0MW，對于103/4"鉆孔而言大概需要使用500根管長150cm的SOFC管，總長為2,430英尺的SOFC管道，構(gòu)成鉆探長度的20%。這里，這些管可以以從底部向鉆孔的長度延伸的長序列排列成組。500根這樣的管長為150cm且排列成組的SOFC管可以延伸鉆探長度的約20n/。。作為替代，可將SOFC組裝體獻(xiàn)給井，可簡單地將其完全從鉆孔中拉出而插入化石燃料地質(zhì)空腔內(nèi)。通過采用上文所述技術(shù)，地下碳?xì)浠衔锍练e物可擁有足夠低的粘度，能不斷接近SOFC陽極。生成的C02可離開陽極。對于包含天然氣和/或煤層氣的碳?xì)浠衔锍练e物，粘度可能不足為慮。而對于含有粘度大于2,000厘泊的原油的碳?xì)浠衔锍练e物而言，可通過采用如之前討論時提及的THAITM工藝等技術(shù)對原油進(jìn)行加熱，以輔助碳?xì)浠衔锏倪\(yùn)動。同時，SOFC的熱燃燒也可降低地下碳?xì)浠衔锍练e物的局部粘度，使其可以向SOFC陽極移動而同時C02離開陽極。迄今為止，Siemens—Westinghouse已建成高達(dá)V4MW(250KW)的運(yùn)行在天然氣上的SOFC發(fā)電站，并進(jìn)行了耐久性測試。研究表明，原始的未經(jīng)精煉的碳?xì)浠衔锍练e物可含有多種雜質(zhì)，如高水平的過渡金屬、硫、HC1、氮和其它雜質(zhì)。例如，硫雜質(zhì)可吸附在常用于SOFC的鎳陽極催化劑上。在特定實施方式中，可對SOFC陽極進(jìn)行配置和/或改裝來處理含有此類雜質(zhì)的SOFC中的污垢。耐硫陽極的開發(fā)非常成功。Gd2TiL4MOo.607這種燒綠石類陽極材料表現(xiàn)出非凡的耐含硫燃料性能。在含有10%H2S的燃料氣體混合物中，陽極/電解質(zhì)在95(TC時的功率密度峰值為342mWcm—2。該燃料電池可在此條件下持續(xù)工作6天而無任何可見降解，表明Gd2TiL4MO0.6O7陽極不僅有出色的穩(wěn)定性，還對硫化氫的氧化有良好的催化活性。此類耐硫陽極可與上述地下原位脫硫工藝聯(lián)用。如上文所討論的，在原油從地下采出之前或之后，特殊細(xì)菌生物催化劑已顯示出可除去原油中多達(dá)一半的雜質(zhì)，如硫、氮和金屬等。如果直接注入油井中，此類生物催化劑可有助于原油分解，使其更易提取，這便是一種由微生物增強(qiáng)的油回收形式。在特定實施方式中，此處說明的工藝可用于許多種質(zhì)量的原油，并可開采出還未經(jīng)濟(jì)性地開采和/或位于深海當(dāng)中的新的石油儲量。SOFC地下直接發(fā)電工藝可將C02、N(X和SOx留在地下油井中；從而實現(xiàn)零排放或接近零排放。有了這種工藝，便能夠利用海洋之中的那些以其他方式被認(rèn)為太重、太深、太難以獲取的石油儲量、重油、焦油、煤層氣以及頁巖油。所有已知的化石燃料儲量中，這些類型所占的比例令人瞠目。圖7C為根據(jù)替代實施方式的采用熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)與碳?xì)浠衔飪又械奶細(xì)浠衔锍练e物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)的示意圖。MCFC十分有用，因為它們可將C02輸送進(jìn)貧化的油井中，在那里有一些碳?xì)浠衔锟膳c其進(jìn)行反應(yīng)，但那里還有一個壓力衰竭卻可保持壓力的地下空腔?；煊幸恍┧值腃02液體需要約1000psi且<100F，以成為一種簡單流體。此類C02可來自生物質(zhì)發(fā)電的碳捕獲。此處，MCFC373可以形成為適合于通過無孔巖石378的鉆孔，形成儲存碳?xì)浠衔锍练e物374的碳?xì)浠衔飪?。MCFC373可包含強(qiáng)化的熔融膜，以承受陰極壓力與儲層壓力的差異。使用MCFC，可輸送從植物類生物質(zhì)中獲得的C02并使其與氧氣一同穿過薄膜。MCFC可以工作在70(TC，這足以進(jìn)行大量的碳?xì)浠衔镅趸磻?yīng)。由于C02來自于從大氣中捕獲C02的植物并最終在地下封存，因此根據(jù)特定實施方式的工藝可包含C02大氣去除工藝。例如，MCFC373可用于發(fā)電并將來自生物發(fā)電站碳捕獲工藝的輸入流體371中的C02封存。這種情況下，碳?xì)浠衔飪?77可以壓力衰竭，但含有難以回收的碳?xì)浠衔?。反?yīng)發(fā)生在陽極而難以回收碳?xì)浠衔?，且C02填充壓力衰竭的空腔。在特定實施方式中，MCFC373可以使半摩爾氧與一摩爾C02反應(yīng)，并將碳以碳酸根離子([co3f)輸送穿過薄膜。因為碳酸根在薄膜另一側(cè)的氧化還原循環(huán)中發(fā)生反應(yīng)，所以其可被驅(qū)動穿過薄膜。此處的反應(yīng)去除掉了送回至構(gòu)成EMF的陰極的電子。隨著[(:03]2—中的氧與一些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，C02可以在陽極側(cè)得到解放。原理上，流體371中的C02與V202可在壓力梯度下運(yùn)動，因為反應(yīng)的驅(qū)動力可以比陽極的反壓力大得多。在MCFC實踐中，由于機(jī)械應(yīng)力所致，要保持陰陽兩極等壓就更為方便。使用ASU和蒸汽循環(huán)的生物質(zhì)工藝可提供加壓C02與大量H20和任意量02的混合物，這取決于具有碳捕獲的生物質(zhì)發(fā)電站工藝如何運(yùn)行。例如，若向生物質(zhì)工藝送入過量的ASU氧氣，則可通過排氣C02捕獲一些氧氣，并作為加壓氣體混合物，由管道輸送至地下的部分貧化的碳水化合物儲層?？赏ㄟ^簡單的冷凝工藝控制管道輸送的二氧化碳和氧氣中的水量，該工藝采用河水或空氣來冷卻排氣，從排氣中冷凝出任意量或基本上全部的水分。必要時，來自含有硫和氮原子的固態(tài)生物質(zhì)的燃燒過程中的SOx和NOx可在二氧化碳和氧氣被送到地下MCFC陰極之前得到吸附。在'/202:1C02時，這些成分很適合作為MCFC的原料流。在收集C02時，H20和02可能會將生物質(zhì)發(fā)電工藝效率降低超過21%(calculationsfromH.Herzog,MITEnergyLaboratory,1999showthisforcoalpower)，盡管有碳捕獲損失，此類生物質(zhì)發(fā)電工藝仍可在向MCFC陰極準(zhǔn)備成分的同時，產(chǎn)生出有用電力。生物質(zhì)捕獲的C02仍來自從大氣中獲得C02的植物，這就為C02大氣去除系統(tǒng)提供了可能。例如，在實施京都議定書核定減排量時，管道可直接將加壓的co2與V202引導(dǎo)進(jìn)基本上回收的石油儲量中。由于已經(jīng)開采了一些原油，所以井中的壓力至少會部分衰竭，但油井自身會有能力承受與原油開采之前油井自然壓力相類似的壓力。根據(jù)實施方式，上述的井下MCFC電力系統(tǒng)可用作二級和三級碳?xì)浠衔锘厥占夹g(shù)。如果碳?xì)浠衔飪訙囟鹊陀诩s100°F，就有可能將C02作為液體封存在遠(yuǎn)離熱MCFC的位置處的貧化空腔中。含有02的液化C02的壓力可能高于井壓。首先，當(dāng)使液體/氣體可以如上所示進(jìn)行膨脹時，等溫渦輪會從井中吸收一些熱量，由此可以獲得一些電力。作為替代，可將C02、H20和02引導(dǎo)至伸入重油中的MCFC373的系列。在這里，02可拖動(:02以2'的形式穿過熔融碳酸鹽薄膜，因為V202由于產(chǎn)生的C02分子的高穩(wěn)定性所致而具有與反應(yīng)中帶出的碳?xì)浠衔锓磻?yīng)的化學(xué)勢。盡管一些實施方式中MCFC可最佳地工作在600°C，但如果油井只有150°C，則02與重質(zhì)原油之間的反應(yīng)將產(chǎn)生足夠提高局部溫度并且產(chǎn)生熔融碳酸鹽的熱量。在[C03產(chǎn)按照一個方向運(yùn)動時，相同數(shù)量的電子向相反的方向移動，產(chǎn)生EMF。如上所述，電流可送至地面，傳輸至一個當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)，或轉(zhuǎn)化成&用于燃料。在一個特定實施方式中，一個全過程可包含兩個發(fā)電點，一個是ASU生物質(zhì)碳捕獲裝置，另一個為碳?xì)浠衔锶剂想姵氐叵掳l(fā)電過程。因此，這樣就可產(chǎn)生出比其他方式更多的電量，C02被有效地從大氣中除去，置于地下。一般而言，由于存在許多芳香鍵，因此需要向重質(zhì)原油中加入大量的氫氣從而可用作燃料。在重質(zhì)精煉過程中，氫氣往往會不足，并且生產(chǎn)價格昂貴。使用MCFC則能提供一個用于從此類重質(zhì)原油中提取能源的更加成本有效的技術(shù)。此技術(shù)中，來自生物質(zhì)工藝的穿過薄膜的co2加上重質(zhì)原油燃燒產(chǎn)生的新co2再加上更小的碳?xì)浠衔锼槠梢员３纸亓粼诘叵绿細(xì)浠衔飪?77中。這樣，便不再需要運(yùn)送燃燒產(chǎn)生的C02、清除地面上的重質(zhì)碳?xì)浠衔铩⒕珶捥崛〉脑突蛘呱a(chǎn)氫氣。在特定實施方式中，可在地下保留多少co2，這一問題可能會有地質(zhì)限制，因為重質(zhì)原油的存在有助于C02溶解，并可將其保留在地下。但是，如同天然氣可保存在地下一樣，一定壓力下的C02同樣也可保存于地下。這取決于儲層的溫度與壓力以及儲層的地質(zhì)密封性。消耗二氧化碳產(chǎn)生熱量以協(xié)助發(fā)電根據(jù)實施方式，在大氣壓力附近可以進(jìn)行C02封存，這可以通過盛裝固態(tài)形式的C02和/或通過將C02注入與其反應(yīng)的地下鹽水或鹽沉積物中來實現(xiàn)。此處，在特定實施方式中，此類C02形式可以通過地面上發(fā)電獲得。然后，可以將封存的C02作為大氣壓力氣體或以如碳酸鹽等固態(tài)形式處理掉。根據(jù)實施方式，發(fā)動機(jī)采用兩步消耗能量的開放式布雷頓動力循環(huán):壓縮包含氮氣的空氣，向環(huán)境中排出廢熱。此處，燃燒中使用的空氣可以包含氮氣。典型的內(nèi)燃機(jī)可以壓縮大量氮氣，這造成能量損失，還會有使氮氣產(chǎn)生不需要的氮氧化物(如N20、NO和N02)的可能性。氮氣還有可能限制內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的能量潛力。開放式布雷頓循環(huán)中的氮氣膨脹的有利之處在于其產(chǎn)生動力，但是，通過燃料燃燒實現(xiàn)的升溫會因氮氣的存在而降低。此外，因為如果存在氮氣，氮氣便會在高溫時與氧氣反應(yīng)生成NOx，因此，發(fā)動機(jī)的設(shè)計通常都會限制最高發(fā)動機(jī)溫度，以避免產(chǎn)生NOx。在本文所示的特定實施方式中，避免將大氣用作反應(yīng)物，或大量減少其使用，將會改善可以用于如移動式運(yùn)輸發(fā)動機(jī)等發(fā)動機(jī)應(yīng)用中任一種的燃燒過程和/或系統(tǒng)的運(yùn)行。根據(jù)一個實施方式，采用了一種燃燒燃料以產(chǎn)生燃燒熱與二氧化碳的系統(tǒng)和/或方法，其中燃燒熱用來發(fā)電。此燃燒中產(chǎn)生的二氧化碳可實現(xiàn)產(chǎn)生額外熱量的反應(yīng)。該額外熱量然后可以用于相同的燃燒過程，從而在整個熱-電轉(zhuǎn)化過程中，協(xié)助提高發(fā)電量。在另一實施方式中，采用了一種燃燒碳水化合物燃料以產(chǎn)生熱量和二氧化碳的系統(tǒng)和方法。此燃燒中產(chǎn)生的二氧化碳可實現(xiàn)產(chǎn)生基本上純的氧氣的反應(yīng)。此處碳水化合物燃料的燃燒包括將碳水化合物燃料與基本上純的氧氣混合；所產(chǎn)生的基本上純的氧氣的量基本上等于燃燒中消耗的氧氣。在這里，"基本上純的氧氣"和/或"基本上純的02"指含有的氧氣和/或02濃度基本上可使諸如碳類燃料等燃料的燃燒達(dá)到最佳化的氣體。此處，雖然此類基本上純的氧氣中可能有痕量的其它氣體，如氮氣和二氧化碳，但是如果這種基本上純的氧氣與燃料混合進(jìn)行燃燒，這些痕量基本上不會對燃料燃燒造成阻礙。例如，植物源燃料燃燒生成的二氧化碳輸出在后續(xù)的封存過程中被捕獲。此外，二氧化碳與氧氣生成封存物質(zhì)(如固態(tài)超氧化物(或過氧化物))反應(yīng)同樣會釋放氧氣，氧氣則會重新循環(huán)至燃燒工段。如此循環(huán)的氧氣對熱量轉(zhuǎn)換為電力的整個過程有許多有利的影響。循環(huán)氧氣可提高植物源燃料的燃燒達(dá)到的溫度，從而增加內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部可獲得的壓力。另外，還可防止氮氣進(jìn)入燃燒過程。使用產(chǎn)生氧氣的碳捕獲物質(zhì)，在與二氧化碳的反應(yīng)中，也可產(chǎn)生熱量。根據(jù)特定實施方式，并如以下表達(dá)式(6)、(7)、(8)所示，可用固態(tài)超氧化物(或過氧化物)反應(yīng)來產(chǎn)生第二熱量來源，因為超氧化物(或過氧化物)與二氧化碳間的反應(yīng)會放熱。nK02(s)+，K2。2(s)+CnH2nOn(aq)^nK2C03*H20Ai7=-681kJ/moleC;A//-4,086kJ/moleC6H1206(6)CH3CH2OH+302—2C02+3H20+1,366.91kJ/molCH4+202—C02+2H20+890.4kJ/molC02+2K02今K2C03+1,502+183.6kJ(7)C02+0.5H20+K02->HKCO3+0.75O2+177.4kJ/mol(8)圖8為根據(jù)特定實施方式的消耗來自燃燒二氧化碳以用來產(chǎn)生用于燃燒的基本上純的氧氣的系統(tǒng)的示意圖。甲烷燃料426通常可在罐中加油，以使無需使用壓縮機(jī)就使其進(jìn)入燃燒系統(tǒng)400。其中，質(zhì)量流量控制器(未顯示)可足以控制甲垸燃料流進(jìn)入燃燒工段414。根據(jù)實施方式，甲烷燃料426可來源于生物廢棄物，如城市垃圾或牛類動物消化殘渣。尤其是，從城市垃圾中得到的甲垸已從大氣中的二氧化碳固定獲得了大量碳。例如，城市垃圾包括食物殘渣、植物殘渣、人類和動物排泄物等等。甲烷還可從農(nóng)畜排泄物中獲得，如雞類垃圾和牛類動物產(chǎn)生的甲垸。以牛類動物產(chǎn)生的甲垸為例，該動物吃草，而草本身從大氣中捕獲二氧化碳以生長。然后，動物從食物當(dāng)中產(chǎn)生出甲垸，而此類甲垸則可被捕獲起來當(dāng)燃料使用。同樣地，人類排泄物也源自吃食物，如蔬菜或乳制品，它們都是通過消耗從大氣中獲得的二氧化碳生產(chǎn)出來的。盡管一部分人類食物最終會根據(jù)最佳的分解條件以固態(tài)人類排泄物的形式沉積，但仍可使用公知工藝，將甲垸提取出來，作為甲垸燃料。在冷啟動中，甲烷燃料426可在燃燒工段414與來自加壓罐412的一定量的儲存加壓氧氣反應(yīng)。燃燒工段414可包含用于從燃料燃燒中生成熱量的若干燃料發(fā)動機(jī)中的任一種，如旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)和/或往復(fù)式發(fā)動機(jī)(如四活塞曲柄軸發(fā)動機(jī))等。然而，這些僅僅是根據(jù)特定實施方式的能夠燃燒燃料的系統(tǒng)的實例，要求保護(hù)的主題不限于這個方面。例如，在圖8的特定實施方式中，燃燒工段414的燃燒中產(chǎn)生的熱量然后被引導(dǎo)至渦輪416，用以產(chǎn)生電流418。如圖8所示，對于每摩爾甲垸而言，燃燒工段414可產(chǎn)生一摩爾二氧化碳和兩摩爾水蒸汽。也可能產(chǎn)生少量的一氧化碳。在燃燒工段414包含旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)的特定實施方式中，燃燒的速度高于轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)的速度，這樣，燃燒時可達(dá)到高壓，而該高壓則由轉(zhuǎn)子釋放，變?yōu)轶w積膨脹，產(chǎn)生電力。在圖8的實施方式中，剩余壓力可在渦輪416中產(chǎn)生額外電力。作為替代，無需渦輪416，也可在燃燒工段414中生產(chǎn)出全部電力。還有另一種選擇，燃燒工段414可以僅包含燃燒室，使得所有電力在渦輪416中產(chǎn)生。這種情況下，甲垸426與來自存儲罐412的02的初始壓力可協(xié)助燃燒工段414的燃燒。同時，在燃燒之前，可通過氣體壓縮來增加甲烷426和/或來自存儲罐412的02的初始壓力。由于本質(zhì)上來說，無氮氣進(jìn)入燃燒工段414，因此燃燒中的氣體可達(dá)到非常高的溫度，因為系統(tǒng)中沒有氮氣吸收任何熱量。于是，可用多個渦輪416從燃燒工段414中充分地提取動力，如多個渦輪的序列，使得水蒸汽和二氧化碳的壓力和溫度達(dá)到水蒸汽相圖上開始冷凝出少量的水的點(如在溫度^和壓力P。。作為替代，燃燒室414中產(chǎn)生的熱量可用來驅(qū)動一個外部燃燒水/蒸汽循環(huán)發(fā)電過程。在這種實施方式中，燃燒的熱量可以蒸發(fā)掉己經(jīng)由水泵加壓的水?？梢詫a(chǎn)生的蒸汽引導(dǎo)穿過蒸汽渦輪來進(jìn)行發(fā)電。然后，生成的低壓蒸汽或蒸汽-水液體混合物可以用河水或空氣進(jìn)行冷凝，從而完成該循環(huán)。在當(dāng)前所述的實施方式中，離開渦輪階段416的蒸汽和二氧化碳均可在燃料電池422處被捕獲為固體。在一個特定實施方式中，燃料電池422可包括堿性燃料電池。產(chǎn)生的壓力(圖8中的P,)可以為低壓(如，大氣壓力或真空)。在燃料電池422包含堿性燃料電池(AFC)的特定實施方式中，進(jìn)入此類AFC配置的蒸汽必須為氣體，因為與NaCK)3反應(yīng)產(chǎn)生的熱量會使AFC薄膜406熱得足以輸送OH—離子來產(chǎn)生EMF，從而在終端410發(fā)電。這個溫度可低至5025(TC，這取決于薄膜本身。由于反應(yīng)放熱，可以在高至25(TC的溫度利用燃料電池422產(chǎn)生的熱量。然而，捕獲C02并同時產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)，如超氧化物和過氧化物，可能會隨著溫度升高而變得不穩(wěn)定。K02在溫度低于42(TC時均可保持穩(wěn)定的固態(tài)。然而，圖8中的P,和T,可以非常低，使燃燒工段414之后的膨脹器(未顯示)產(chǎn)生大量的動力，因為本實施方式的燃燒中的溫度和壓力可高于其它燃燒同一燃料的發(fā)動機(jī)，而數(shù)次膨脹后的溫度和壓力則可能較低。二氧化碳和蒸汽可進(jìn)入燃料電池422，與陰極404反應(yīng)，通過固態(tài)超氧化物(如所示的Na02)分解在陽極408產(chǎn)生氧氣；該固態(tài)超氧化物可用于燃料與大量純氧的燃燒。在特定的實踐中，如果所描述的過程產(chǎn)生出的氧氣多于維持燃燒所需(如用于當(dāng)前圖示實例中的甲烷)，便允許在冷凝器(未顯示)中冷凝一些蒸汽。同時，可通過安全閥424釋放燃料426燃燒不需要的多余氧氣。溫度T,通過具體情況具體分析而確定，取決于能夠與陰極404進(jìn)行反應(yīng)的容許的最低溫度。在一個特定實例中，陰極404由NaC103組成，然而，可使用不同的物質(zhì)。一旦二氧化碳和蒸汽與NaC103陰極反應(yīng)，就會消耗氣態(tài)水，從而接近真空，除了一摩爾二氧化碳。這個低壓意味著渦輪階段416可在低壓P,提供二氧化碳和蒸汽排氣，從而產(chǎn)生額外電力。根據(jù)實例，雖然提出的主題不限于這個方面，燃料電池422仍可由陰陽極對構(gòu)成的多個電池堆疊而成。蒸汽與NaC103在陰極進(jìn)行反應(yīng)，之后，剩余的低壓二氧化碳會被引導(dǎo)至堆疊電池之一，比如說該堆疊電池含有堿性氫氧化物。在當(dāng)前的圖示實例中，由于C02不一定穿過薄膜406，泵420會提取其與NaOH反應(yīng)形成HNaC03，用以捕獲碳酸氫鈉中的C02。在一個特定實踐中，燃料電池422包含電池，以及計算機(jī)控制裝置(未顯示)，用以監(jiān)控電池壓力和溫度。根據(jù)實例，C02可被引入并未同時使用的電池(如并非當(dāng)前與正在傳輸氣態(tài)水的相關(guān)陰極連通的陽極)。由于陽極位置與薄膜406中正在被以O(shè)H—輸送的蒸汽相反，隨著Na02不斷釋放氧氣，陰極408壓力便會升高。采用從固態(tài)氧中釋放氧氣的工藝讓陽極壓力升高，這樣便無需壓縮器420將氧氣壓力變成與壓縮甲烷的壓力一樣。防止剩余低壓二氧化碳重新被引入正在升壓的電池，因為其壓力很低，可能造成逆流。更確切的說，例如，當(dāng)一個計算機(jī)系統(tǒng)(未顯示)開關(guān)串聯(lián)并聯(lián)電池以調(diào)整電池溫度和壓力時，其可能將低壓C02引導(dǎo)至一個關(guān)閉的電池，這樣，C02便僅僅與NaOH反應(yīng)，如圖8中特定實例與上文所示。然而，C02同樣與任一過氧化物或超氧化物進(jìn)行反應(yīng)，提出的主題不限于這個方面。根據(jù)實例以及下文圖示，C02會發(fā)生反應(yīng)，變成固態(tài)并釋放一些熱量，但以別的方式產(chǎn)生對C02的低壓拉力，因此應(yīng)單獨把壓縮器420用作一個單向閥。相應(yīng)地，如果在停止?fàn)顟B(tài)的電池上方大氣的唯一成分是簡單釋放的氧氣，而非壓縮機(jī)；那樣的話，便可避免使用壓縮機(jī)。OH—與過氧化物反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣會積累壓力，壓力會保存在一個罐內(nèi)，因為若采用輔助材料，如NaC103，產(chǎn)生出的氧氣會超過所需。同時，一旦存儲罐412裝滿，會有更多蒸汽于Ti與P,點在系統(tǒng)400中冷凝。存儲罐412的壓力允許達(dá)到即將在某些類型的內(nèi)燃機(jī)中混合燃燒的甲垸燃料426的壓力，例如用以重復(fù)循環(huán)。薄膜406機(jī)械性能可加強(qiáng)，以承受通過其的壓差。在當(dāng)前圖示實例中，從固態(tài)材料捕獲的C02中產(chǎn)生的02不足以燃燒系統(tǒng)400中的甲垸。此處應(yīng)該注意，甲烷的氧氣與二氧化碳比需要從空氣中加入額外的氧氣用以燃燒，因為超氧化物物質(zhì)從生成的C02中不能產(chǎn)生出足夠的氧氣。CH4+202今C02+2H20+890.4kJ/mol02/C02=2/l超氧化物在燃料電池422中反應(yīng)產(chǎn)生的熱量一部分會分配給離開燃料電池422的氧氣，還有一部分用于外部冷卻402。根據(jù)實例，盡管提出的主題不限于這個方面，但來自燃料電池422的熱量同樣可用于在進(jìn)行燃燒工段414的燃燒之前，對氧氣和/或甲垸進(jìn)行預(yù)熱。此類預(yù)熱可使新甲烷燃料426在一些燃料電池422冷卻通道中流動，這樣，超氧化物或氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的熱量有許多便會留在系統(tǒng)里。這樣通過在燃燒時提高最高溫度，可產(chǎn)生更多的總電量，從而在熱量轉(zhuǎn)換為電力的過程中，提高發(fā)電量。如下文表一所示，在一些特定實踐中，電子在燃料電池422中的活動會獲得大量電動勢(EMF)電量。這些直流電不受卡諾效率限制，會向混合式發(fā)動機(jī)提供大部分的電力。因此，一輛機(jī)動車輛的部分電機(jī)電力可來自甲垸燃燒，熱量可來自超氧化物與二氧化碳反應(yīng)和/或燃料電池422DC電力。<table>tableseeoriginaldocumentpage54</column></row><table>表本文所描述的實例有以下一種或多種優(yōu)勢(1)最小氣體壓縮損耗;(2)產(chǎn)生最少或不產(chǎn)生NOx和SOx;(3)少有環(huán)境熱損失(很少量在空氣中冷卻，但絕大部分用于在燃燒前預(yù)熱甲烷和氧氣)；以及/或(4)有很大的膨脹范圍…-從很高的溫度和壓力至很低的溫度和壓力。如上文所示，甲垸和氧氣從高壓和高溫開始，因為其均已有壓力，并經(jīng)過預(yù)熱；然后，兩者在無限制升溫的氮氣的條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到一個很高的溫度。由于活塞的速度無法達(dá)到燃燒的速度，發(fā)動機(jī)內(nèi)部便會達(dá)到一個很高的壓力(雖然在一個很小的安全體積中)，然后，這個壓力會被釋放，以在一個或多個等熵膨脹中產(chǎn)生電力，從發(fā)動機(jī)自身內(nèi)部燃燒部分開始。由于可能在內(nèi)部達(dá)到高溫高壓，燃燒工段414可使用能夠承受高溫高壓的特殊材料，如哈氏合金鋼、鈦合金T1-6A1-4V、鉬或鉭、鉻鎳鐵合金600、或非脆性陶瓷發(fā)動機(jī)等等，所舉只是一些實例。一個陽極由衰竭超氧化碳或過氧化碳構(gòu)成，形式為Na2CCb(如圖8的特定實例所示)、NaOH、HNaC03。然而，也可使用其它能夠在生成氧氣的過程中捕獲二氧化碳的化合物，不偏離所提主題。AFC可以這樣的方式制作拆除單個電池，以便裝入能夠封存的新電池。NaCl，Na2C03與NaOH的密度分別為2.163、2.533與2.130g/mL。相比之下，辛烷密度為0.703g/mL。與114的辛垸相比，NaCl的分子量僅為58.5，因此，與相等摩爾量的機(jī)動車輛中通常使用的燃料相比，封存電池實質(zhì)需要的體積更小。如上文圖示，這種新型電力裝置可在更高溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，從而效率更高；其將在燃料電池配置中利用EMF。根據(jù)實例，燃料電池中的薄膜可為8-12MKOH，價格不是很貴。但是電池還可以如此設(shè)計只有NaCl、HNaC03和NaOH從電池中排出，而新的NaC103與Na02(或Na202、K02、K202)重新涂覆在陰陽極。根據(jù)實例，AFC等燃料電池的陽極可由Pt/C組成，其太過貴重而不能填埋，而且還會受到超氧化物或過氧化物的侵蝕。眾所周知，超氧化物常作為半導(dǎo)體使用。[《化學(xué)物理學(xué)報》，第63巻，6號；1975年9月15日。]同時，其還可在與陽極的直接接觸中使用。此類超氧化物可作為陽極，通過與另一物質(zhì)構(gòu)成兩相固態(tài)混合物得到增強(qiáng)；而另一物質(zhì)傳導(dǎo)性要優(yōu)于超氧化物，且不會被超氧化物氧化。圖10中的特定實例由乙醇燃燒系統(tǒng)600組成。此實例采用了熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)。然而，也可使用其它類型的燃料電池。此特定實踐使用了NaC103，但氧氣可輔助輸送二氧化碳以穿過薄膜608。氧氣可從大氣中獲得；相應(yīng)地，可能會有一些氮氣被帶進(jìn)燃料電池622的陰極604中。不過，這些氮氣會重新排放至大氣，不會參與到燃燒過程中，并且會有助于回收利用封存反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量(例如2K02+C02—K2[C03]+1.502)，然后保存該熱量用于乙醇(來自農(nóng)作物)等流體燃料的預(yù)熱。最終，導(dǎo)入的氮氣會與一些水分一同被排放至大氣，該水分為液態(tài)水和氣態(tài)水混合物，這取決于環(huán)境溫度，顯示為汽化器和預(yù)熱器628上方的廢氣ET。在實例中，排出的氮氣和水的溫度越低，系統(tǒng)的總效率便越高。圖10為特定實例系統(tǒng)600的示意圖，該系統(tǒng)燃燒乙醇。液態(tài)乙醇626從農(nóng)作物中獲得，在此類農(nóng)作物生長收獲中，乙醇已將二氧化碳從大氣中去除。然而，也可采用其它工藝產(chǎn)生出來的乙醇。乙醇626可以各種壓力由泵送入汽化器和預(yù)熱器628。至少在一個實例中，與系統(tǒng)600產(chǎn)生的電量相比，需要泵送乙醇626所需電量很少。然后，一摩爾汽態(tài)乙醇與三至四摩爾大量純氧以多種方式燃燒。在一個實例中，乙醇氧氣混合物在一個多種形式的內(nèi)燃機(jī)(如普通內(nèi)燃(IC)發(fā)動機(jī)工作時，一個2、4、6、8或多個汽缸構(gòu)成的活塞一汽缸列組合附于曲柄軸系統(tǒng))或一個旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)中燃燒?；蛘撸掖?26可先燃燒，然后立即穿過一個燃?xì)廨啓C(jī)，如渦輪616。一個特定實例中，乙醇626含有水分，因此渦輪616可為蒸汽渦輪。然而，這些僅僅是根據(jù)一些特定實例、能夠通過乙醇燃燒轉(zhuǎn)換電力的系統(tǒng)的實例，提出的主題不限于這個方面。乙醇燃燒還可用作驅(qū)動水力/蒸汽動力循環(huán)的一個外部火源。這里，燃燒工段614產(chǎn)生的熱量部分用于蒸發(fā)最初作為壓力流體由泵抽出的水分。然后，燃燒工段614的熱量生成的加壓受熱蒸汽會穿過燃?xì)廨啓C(jī)616，進(jìn)行發(fā)電。渦輪616之后，生成的低壓蒸汽會被冷凝，以重新開始動力循環(huán)。在燃燒工段614之后，廢氣中仍會有有用能量；這些廢氣會進(jìn)一步在一系列膨脹器，諸如渦旋式膨脹器以及任何類型的高效、能夠承受水冷凝的膨脹器，或渦輪616的渦輪中膨脹。在一個特定實例中，當(dāng)溫度Ti約在100C時，膨脹器或渦輪616之后的壓力P,大約為14.7psi。然而，其它更低或更高的壓力和溫度也是可能的，不偏離所提主題?？捎美淠?未顯示)在最開始預(yù)冷工藝氣體，以便把蒸汽與進(jìn)入的大氣和/或環(huán)境過多的空氣一同冷凝成水；之后，再最終在混合器630處，將每兩摩爾二氧化碳需要的一摩爾氧氣等效物與不可避免的約3.76摩爾的氮氣一同加入來自大氣的工藝物料流。不過應(yīng)該注意的是，一些蒸汽可能已經(jīng)在混合器630之前和渦輪或膨脹器616之后被冷凝，以液態(tài)水的形式被除去。生成的氧氣/二氧化碳混合物(與其它成分)會進(jìn)入燃料電池622的陰極604。在特定圖示實例中，燃料電池622包含的熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)陰極與陽極反應(yīng)如下丄O,+2e-4C《2223C6>32-+2叫~《2C(93+26>2+2g一C(92+2叫—《2C。3+1.502~然而，在替代實例中，燃料電池622可用堿性燃料電池系統(tǒng)替換，如果一個陰極與其緊密接觸，有足夠的NaC103，將與C02反應(yīng)形成2—。在此特定實例中，NaC103與C02的反應(yīng)可表示如下JV"C/03+6e—+3C(924她C/+3C032—3C(932_+6叫~>3《2C(93+6。2+6e一3C02+7VflC/(93+6叫43《2C(93+6(92+她a若采用了NaC103，便無需在混合器630處引進(jìn)空氣。若無大氣加入，溫度和壓力Pi可降至更低，使更多蒸汽可在燃料電池622之前冷凝。然而，在混合器630處引進(jìn)大氣的特定實例中，氧氣和C02在陰極604反應(yīng)生成[CCb]2—，其會依次橫穿薄膜608;在當(dāng)前圖示實例中，薄膜608由Li/Na/K碳酸鹽混合物組成，其可加熱至40(TC或更高以獲得流性，因此，整個MCFC的反應(yīng)溫度可用來使MCFC達(dá)到需要溫度?？砂涯撤N別的物質(zhì)當(dāng)作啟動電池進(jìn)行啟動，或?qū)⑷紵龤怏w轉(zhuǎn)移，首先穿過級間加熱器/冷卻器(例如，圖9中所示的冷卻器504)中的MCFC?？稍贛CFC開始時進(jìn)行此操作以使其達(dá)到需要溫度。然后，可用大氣級間冷卻降低MCFC溫度。然而，進(jìn)入陰極604的工藝物料流是冷卻的，并且隨著熱氧氣離開陽極606，輸送至存儲罐612進(jìn)行保存，燃料電池622的熱量會在丁2和P2點由熱氣體帶離。在碳酸鹽離子穿過薄膜608時產(chǎn)生的EMF可向終端610提供電力。碳酸鹽離子穿過MCFC薄膜后，會到達(dá)陽極面，這里有一些固態(tài)超氧化物或固態(tài)過氧化物或兩者的混合物，可進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生足夠的氧氣，以完成下一部分乙醇燃燒的循環(huán)。如果如一個特定實例所示，只采用K02這一種超氧化物，會產(chǎn)生多余的氧氣，其中一些會存儲在存儲罐612中，帶有壓力，將用于冷態(tài)啟動。只要存儲罐612中有過多的氧氣，便會有超過三摩爾的氧氣進(jìn)入燃燒工段614(很難實現(xiàn)每摩爾乙醇的氧氣確切摩爾量的精確燃燒)。由于乙醇含有一些氧氣，如果向燃燒工段614加入額外一摩爾氧氣，便可防止焦化，這些氧氣會去燃燒焦炭。誠如剛才所述，由于可向燃燒工段614加入過多氧氣，一些未燃燒的氧氣會進(jìn)入膨脹系統(tǒng)，再次到達(dá)混合器630，從而提高了工藝物料流中的氧氣濃度，使其大于一摩爾02比兩摩爾C02。最后(圖10中未顯示)，少量氧氣會從汽化器和預(yù)熱器628后的系統(tǒng)排出，這里排放出的量取決于需在存儲罐612中存儲的氧氣量，而非燃燒工段614消耗的氧氣量。在壓力P,和溫度T,點，如果在殼中帶有工藝物料流的管殼式冷凝器的管中，有一些蒸汽通過空氣預(yù)冷冷凝，殼壓力會下降至14.7psi以下，因為一些氣體會轉(zhuǎn)換成流體。然而在一些特定實例中，由于從膨脹渦輪616出口至廢氣ET的整個過程暴露于排氣口的大氣中，混合器630混合的空氣會將過程壓力變回至近似大氣壓力。在大氣壓力低的地方，裝置的整體性能及效率便會有所提高，因為膨脹系統(tǒng)的S壓力會增加。根據(jù)實例，乙醇626可從農(nóng)作物中獲得。淀粉乙醇或纖維素乙醇均可成為可用的燃料。采用以此種方式獲得乙醇，便會在生產(chǎn)中消耗植物，而植物在生長過程中可去除空氣中大量的二氧化碳。盡管一些農(nóng)作物會帶來一些農(nóng)業(yè)設(shè)備排放的二氧化碳，但其它多年生作物，如柳枝稷等的生長需要很少甚至無需化石燃料燃燒。如果不用作燃料，許多纖維素乙醇將會被浪費掉，而且如果以可持續(xù)發(fā)展的方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)母鳎渌嗄晟茉醋魑飼コ燃庸ぴO(shè)備排入空氣中更多的二氧化碳。源于植物的乙醇的燃燒可表示如下CH3CH2OH+302~>2C02+3H20+1,366.91kJ/mol02/C02=3/2如上文特定圖示實例所示，每C02所需的氧氣由CVC02表示。此工藝不僅捕獲二氧化碳，也會在二氧化碳捕獲過程中產(chǎn)生氧氣和電力?？梢杂^察到，二氧化碳捕獲產(chǎn)生的氧氣等于或多于將燃料燃燒成C02所需的氧氣，而該C02轉(zhuǎn)而又產(chǎn)生出氧氣。盡管圖8和圖IO將甲垸和乙醇用作燃燒燃料，還是應(yīng)該了解這些系統(tǒng)的各個特征和方面也適用于其它燃料，不偏離所提主題。無需對這些系統(tǒng)進(jìn)行大量修改，都可在一系統(tǒng)中使用不同類型的燃燒燃料，產(chǎn)生燃燒熱量和二氧化碳燃燒熱量用來發(fā)電；燃燒生成的二氧化碳促使產(chǎn)生額外熱量的反應(yīng)發(fā)生；接著，該額外熱量會被用在熱量轉(zhuǎn)換為電力的整個過程中，輔助提高發(fā)電量。乙醇還可通過加入額外氧原子(糖類每個碳為一個氧，而乙醇每兩個碳一個氧)，從糖類中獲取。根據(jù)實例，可采用已知工藝，從植物物料中獲得糖類，這些植物物料包括生物質(zhì)、甘蔗的干植物物料、大麥、黃豆、油菜籽、棉花籽、玉米油、牛脂、微藻的大量培養(yǎng)、柳枝稷、玉米秸稈、麥稈、稻殼和/或城市廢木材等等。還可用己知工藝從豬糞和/或雞類垃圾等動物排泄物中制成糖類。根據(jù)實例，糖類(如木糖、葡萄糖、纖維二糖)可用作燃燒燃料，因為其自身攜帶許多用于閉路燃燒過程中燃燒反應(yīng)的氧，如上文圖示，參見圖8和圖9。在此特定實踐中，每燃燒一摩爾燃料，糖類消耗六摩爾02，生成六摩爾C02。相比之下，每燃燒一摩爾燃料，汽油會消耗12.5摩爾o2，生成八摩爾co2。相應(yīng)地，燃燒汽油對輸入氧氣的需要和輸出C02封存的需要均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃燒糖類的需要。如果用C02與上文圖示中的生成氧氣并捕獲C02的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，使用汽油產(chǎn)生的C02量與消耗的02量會不均衡，而使用糖類則大體平衡。在特定實例中，若氧氣和二氧化碳分別在現(xiàn)場制作和捕獲，則從技術(shù)上而言，糖類在閉路系統(tǒng)中是一種有效的燃料，如上文圖示，參見圖8和圖10。然而，如采用汽油進(jìn)行同一項工作，其通常會比采用葡萄糖作為燃料多需要33%的捕獲物質(zhì)。汽油還會額外消耗2.0833摩爾的氧氣，這對現(xiàn)場源來說是很難生成的。因此，根據(jù)實例，基于由生成氧氣并捕獲C02的物質(zhì)(該物質(zhì)由一種固態(tài)超氧化物，如K02，，與排氣C02組成)產(chǎn)生的自然氧氣量，糖類(如單糖)會是閉路燃燒系統(tǒng)一種有效的燃料選擇。因此，對于機(jī)動車輛中的閉路燃燒而言，與使用其它類型的諸如汽油之類的燃料相比，糖類擁有相當(dāng)大的優(yōu)勢，因為其需要的氧氣更少，產(chǎn)生的C02更少。同時，在特定實例中，糖類中的碳來源于近來從空氣中捕獲C02的植物，而汽油中的通常來源于史前從大氣中隔離的碳一來自地球過去千萬年的co2，導(dǎo)致全球變暖。汽油攜帶大量的焓，通過使用碳捕獲(C02與封存物質(zhì)反應(yīng))的熱量，其有可能擁有類似的kJ/碳。如上文描述，根據(jù)特定的與生成氧氣捕獲物質(zhì)在特定實例閉路燃燒系統(tǒng)中的反應(yīng)實例，固態(tài)超氧化物、半過氧化物(如他202.68)和過氧化物通過與"排氣"C02反應(yīng)或自身分解，產(chǎn)生用于燃燒的氧氣。如圖8和圖IO中特定實例所示，閉路發(fā)電系統(tǒng)可用C02排氣捕獲物質(zhì)生成氧氣，在將氧氣送回燃燒入口。進(jìn)行此過程無需使用下文圖12所示的燃料電池系統(tǒng)。如果該物質(zhì)同時還捕獲C02，那么其便是一種物質(zhì)起到了兩種作用；如果其同時還進(jìn)行放熱的二氧化碳捕獲，那便起到了三種作用；若其不使用耗電的ASU裝置便可產(chǎn)生純氧，那則起到了四種作用。碳水化合物閉路燃燒的系統(tǒng)和方法見一個特定實例，采用了一種放熱、捕獲co2、并生成用于閉路燃燒過程氧氣的物質(zhì)。根據(jù)實例，木糖、葡萄糖和纖維二糖等糖類可在淀粉和纖維素等碳水化合物的預(yù)處理中產(chǎn)生。乙醇加工的第一步便是植物淀粉物質(zhì)的研磨和化學(xué)/酶的預(yù)處理；乙醇加工有Cekmol工藝的甘蔗渣加工等。此處的預(yù)處理工藝效率為82至96%，取決于不同種類，有的包含以下任一工藝稀酸處理、S02蒸汽爆破、AFEX、ARP及石灰處理，緊接著是水解加工。按照特定實例制作碳水化合物燃料，應(yīng)在產(chǎn)生糖類的同時終止制備乙醇的工藝，因為繼續(xù)制作乙醇會浪費能量(如從固態(tài)葡萄糖中制備液態(tài)乙醇會釋放68.9kJ/mol葡萄糖)，并向大氣中釋放C02(見下文方程式，纖維素每產(chǎn)生一摩爾葡萄糖，便會向大氣釋放兩摩爾C02)。C6H1206—2C2H5OH(流體)+2C02+釋放的能量68.9kJmo卜l可在非等溫管狀反應(yīng)器超臨界水中處理纖維素，在室溫時進(jìn)入，200-40(TC時取出。生成物包括寡糖、單糖和其它小分子等。隨著溫度升高，單糖產(chǎn)量增加。這里，在最高壓力7500psig時的產(chǎn)量約為60%，溫度為280°C，反應(yīng)器停留時間少于一分鐘。[發(fā)布人張?zhí)┯ⅲ?006年AICHE會議J正如上文提出的那樣，在C02封存方面，燃燒中使用糖類等碳水化合物基燃料比采用汽油、柴油、燃油或煤作為燃燒燃料更為有效。碳水化合物源自于植物的光合作用，在這個過程中，無需(來自化石燃料或其它人類努力的)動力輸入，便可從大氣中捕獲C02。從大氣中捕獲C02有兩點問題其在大氣氣體中占有很小比例，且就熱力學(xué)而言，要將C02合成轉(zhuǎn)換成纖維素或木質(zhì)素等碳水化合物會很不利(如需要熱量輸入)。使用來自植物的碳水化合物，便給一種全球整體封存工藝提供了機(jī)會，不但可以產(chǎn)生電力，還能抑制C02。甲醇為另一種可在閉路燃燒系統(tǒng)中使用的燃料，其生產(chǎn)方式也可從大氣中除去二氧化碳。此處，在上述閉路燃燒系統(tǒng)中燃燒(通過生物方式獲得的)甲醇會需要額外的氧氣輸入，因為通過與甲醇的C02反應(yīng)，固態(tài)超氧化物材料不能產(chǎn)生出足夠的氧氣，如下文所示CH3OH+1.502》C02+2H20+726.55kJ/mol02/C02=3/2使用由碳捕獲技術(shù)得到的丁醇時也需要額外氧氣，同樣如下文所示CH3CH2CH2CH2OH+602》4C02+5H20+heatCH3CH2CH2CH2OH+602》4C02+5H20+熱量02/C02=3/2根據(jù)實例，通過合成制成的費-托法合成碳?xì)浠衔锿瑯邮且环N可行燃料，用于上文圖示實例中的閉路燃燒系統(tǒng)；費-托法合成碳?xì)浠衔镏苽浞椒ㄊ菑目諝庵屑內(nèi)コ趸肌Ｉ餆捰蛷S的費-托法熱部分可對此有所幫助；例如，主要來自生物煉油廠生產(chǎn)乙醇的木質(zhì)素的重質(zhì)物可轉(zhuǎn)變成合成氣體(CO+H2)，并經(jīng)催化轉(zhuǎn)換成汽油或柴油燃料。由于碳來源為耕種的植物，其從空氣中除去的二氧化碳比放入空氣中的多，因此其可作為運(yùn)輸用燃料使用。如下所示，來自生物煉油廠的費-托法燃料的源頭去除空氣中的co2，而其消耗的氧氣會多于固態(tài)超氧化物與二氧化碳反應(yīng)所產(chǎn)生的氧氣，二氧化碳在以下燃燒中生成CH3(CH2)6CH3+12.502—8C02+9H20+熱量02/C02=1.56在本文的圖示實例中，盡管所提的主題并未限于這個方面，超氧化物仍可提供一種捕獲co2、生成氧氣并產(chǎn)生多種動力的方法。這些動力種類包括，如碳捕獲工藝反應(yīng)放出的熱量、電化電池電力(燃料電池)等，如上文圖示。在特定實例中，固態(tài)超氧化物，如K02、Cs02、Rb02、Na02和/或其它超氧化物，可捕獲(旋轉(zhuǎn)式或往復(fù)式)內(nèi)燃機(jī)、外部蒸汽機(jī)或內(nèi)渦輪內(nèi)燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳，這里僅列出一些燃燒過程。在一個特定實例中，碳水化合物，如單糖，可和高濃度氧氣燃燒，氧氣來自K02與C02反應(yīng)。單糖燃燒熱量和K02與C02反應(yīng)的熱量可當(dāng)成外部燃燒熱源，用于驅(qū)動水力/蒸汽動力循環(huán)。鉀的價格不貴，并可從多種來源獲得，如海水和鉀鹽、光鹵石和無水鉀鎂礬沉積物等。此外，鈉和鉀在地殼中的含量也十分充足(2.6%和2.4%)。根據(jù)實例，超氧化物和/或過氧化物可從空氣的氮氣中分離出氧。因此，便無需使用耗電的空分裝置(ASU)。如果用2K02/K202和CnH2。On代替煤和空氣成為燃料，會有以下優(yōu)勢降低或消除了空氣壓縮的需要、比煤產(chǎn)生出更多熱量、收集和運(yùn)送C02的方法更為便捷。根據(jù)實例，碳酸鹽再生為二氧化碳和氧化鉀需要熱量，可通過高溫下二氧化碳移除來完成，如下所示K2C03+A//,K20+C02(至封存)A//,=+391.5k應(yīng)oleAG'-=A印(高溫低壓狀態(tài)下實現(xiàn)較容易)在一個實例中，氧化鉀要重新轉(zhuǎn)換為超氧化物和過氧化物，可采用對吉布斯能有利的工藝，如下K20+02^K02+!/2K202+Ai/2(過程有多個步驟)M/2=-134kJ/molAG,=-133.9kJ/mol碳酸鋰/氫氧化鋰等類似物質(zhì)的AG便較為不利，如將Li20還原成LiCV^LizO^如下圖示Li20+Li02+/2Li202AG=+48kJ/mol[參考]將碳酸鉀/氫氧化鉀還原成K02+ViK202會消耗空氣，但會避免形成NOx(高溫空氣氧化問題)。在特定實例中，單糖含有K02+ViK202氧化所需的基本精確的氧氣量。該反應(yīng)有多種有效的變形，包括最初吸熱氣化至CO/H2和重碳酸鹽的生成。下文圖示的反應(yīng)會提供每個碳和C6H1206反應(yīng)的有利熱量。nK02(s)+*K2。2(s)+CnH2nOn(aq)nK2C03*H20A//=-681kJ/moleC;A//-4,086kJ/moleC6H1206根據(jù)實例，金屬鈉可通過熔鹽或低熔點易熔質(zhì)(如CaCl2+NaCl)的電解制成。由于電解電力原則上可從風(fēng)、地?zé)峄蚝四艿瓤沙掷m(xù)能源中獲得，因此超氧化物的制備不會增加大氣中的C02凈含量。鈉和鉀氧化物中的任意一種均可用于在單糖外部燃燒過程中產(chǎn)生額外熱量，驅(qū)動水力/蒸汽動力循環(huán)，并封存單糖燃燒生成的co2。關(guān)于超氧化鉀在燃料電池電力配置中的使用，K02有共同的電子性能[《化學(xué)物理學(xué)報》，第63巻，6號；1975年9月15日。]。眾所周知，在250K以上時，K02可作為一種半導(dǎo)體，活化能為1.3eV。在特定實例中，熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)的陽極采用了一種超氧化物和/或過氧化物。下文劃線的反應(yīng)為采用熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)后，其陽極的反應(yīng)，以及可收集的氧氣量。KC^+COz+Ze-—[C03]2-2Na02+「CO二12-^Na^CC^l+2Oi+2e-2Na02+C02—Na2[C03]+1.502焓-1127.44—[-393.5—2(260.2)]=，放熱的烚-1044.1—[394.4—2(218.4)]=-212(有利的)^02+C02+2e-^[C03]2-2K02+「CO/-■>KJCO^I+20丄+2e-2K02+C02+K2[C03]+1.502烚-1167—r-393.5-2(284.9)1=-203放熱的焓.-=(有利的)NaC103+6e-+3H20+NaCl+6OH-6(NaO丄十OH-+e-+NaOH+02)6Na02+NaC103+3H20^6NaOH+602+NaClAFC配置每個C02可產(chǎn)生出足夠的氧氣，以在閉路回路中使用乙醇燃料，如上文圖10所示。這里沒有排氣，乙醇燃燒產(chǎn)生的C02會與燃料電池化合，捕獲電力。根據(jù)實例，超氧化鈉(Na02)可提供一種輕易可得的碳捕獲物質(zhì)，因為其可從電解可持續(xù)能量中制得，該電解動力來自于由風(fēng)力、核能或地?zé)岷?或類似物。根據(jù)實例，超氧化鉀同樣是產(chǎn)生氧氣并捕獲C02的一種不錯選擇，因為與鈉相比，其熱穩(wěn)定性更高，并且也用于呼吸設(shè)備。通過采用帶有超氧化物和/或過氧化物捕獲C02并產(chǎn)生氧氣性能的燃料電池，可實現(xiàn)碳基燃料的燃燒系統(tǒng)，比傳統(tǒng)的空氣氧化燃燒工藝更為高效，而與常規(guī)的開式布雷頓熱量動力循環(huán)從每個排出的C02中獲得的電力相比，其可從每個捕獲的C02中生產(chǎn)更多電量。因此，在一些實踐中，與開式布雷頓循環(huán)中的燃油、煤等化石燃料外部燃燒相比，所需捕獲的C02量有所減少。根據(jù)實例，可從原料鉀鹽(如天然氯化鉀)中獲得K02，此類物質(zhì)穩(wěn)定，通常含有氯化物、硫酸鹽或硝酸鹽陰離子，這些陰離子本身便可封存于各類固態(tài)和巖石物質(zhì)里。如需在整個過程中不向空氣中排放二氧化碳，需要進(jìn)行一項工藝，制備超氧化物，并封存陰離子，且避免空中排放co2。此外，此工藝還應(yīng)避免采用高陰電性的陰離子，如空氣或水中的氯化物。在一個特定實例中，超氧化物的生產(chǎn)應(yīng)以碳中性、不損害環(huán)境的方式進(jìn)行，如在一個固定的大型車間內(nèi)。與運(yùn)輸車輛等活動電力系統(tǒng)相比，在這里可更為輕松的控制C02排放。在一個實踐中，過氧化鈉可通過氯化鈉電解獲得，生成金屬鈉和氯?？蓪l2氣體封存起來以備其它用途。目前世界上有大量的C02產(chǎn)生，所以沒有出售C02的市場，然而有出售購買其它物質(zhì)的市場，如Cl2剩余物。以下有許多實例，但應(yīng)注意許多包含矽土和礬土的礦物質(zhì)，W、Ta、Zr、Ti、V、Cr、Mo等前過渡金屬，以及其金屬氧化物能很輕易地將氯化物納入其結(jié)構(gòu)。生成物包括無害的氮氣、氧氣、水，或僅有封存固體。Cl2+2NaN3今2NaCl+3N2Cl2+SiO^SiCb+KCbCl2+Si(s)+02^Cl3SiO(SiOCl2)nSiCl3其中n=1至4Cl2+Ba(OH)2^BaCl2+H20+K02nCl2+ZrOx^ZrCl2nO(x-2n)+'/2n02這說明了可將co2與由可持續(xù)能量生產(chǎn)的超氧化物和過氧化物封存，氯的副產(chǎn)品可用于工業(yè)，或?qū)⑵渥陨硪怨虘B(tài)形式封存，過程中放出無害氣體或不釋放氣體。如果對發(fā)動機(jī)采用源于農(nóng)作物的流體燃料，且用可持續(xù)能量生產(chǎn)超氧化物或過氧化物，將從地球大氣中除去C02且無有毒物質(zhì)放出，這便是環(huán)境平衡。如果如前文所描述的那樣，用2K02/K202混合物燃燒中的C02并生成高濃度氧氣，生成的碳酸鹽可再生為2K02/K202，不生成任何Cb。如果這時將Cl2在碳捕獲中重復(fù)使用若干次然后再生，開始制備2K02/K202的成本便會變得越來越可以忽略。生成的碳酸鹽可置于地下廢氣的煤礦或其它礦的空閑部分中。或者，重生2K02/K2OJt從碳酸鹽中去除的C02可送至地下鹽水或地下鹽層。無論是固態(tài)填埋，還是將大氣壓力的C02氣體送至地下鹽水，對地質(zhì)空腔的低壓壓力均無要求；封存可在大氣壓力或接近大氣壓力的情況下進(jìn)行。除了固態(tài)超氧化物和過氧化物，其它類型的固態(tài)物質(zhì)也可用于在機(jī)動車輛和發(fā)電廠捕獲C02。關(guān)于這個方面，燃煤發(fā)電場的C02礦物封存目前正在研究當(dāng)中。與K02相比，這些礦物質(zhì)許多更易生產(chǎn)，或從地上獲得，然后進(jìn)行加工，但是它們在與C02的反應(yīng)中，放熱性通常不如K02，與之相比，天然的礦物質(zhì)每吸收一個單位的co2，通常重量會更重，且不會產(chǎn)生氧氣，而產(chǎn)生氧氣恰恰是固態(tài)超氧化物極為有益的一個特性。以下顯示的是蛇紋巖反應(yīng)，原始材料本質(zhì)上重于K02(MW=71)VSMg2Si04(MW=140.6)。在特定實踐中，如果在移動運(yùn)輸發(fā)動機(jī)中釆用封存，重量將是一個十分重要的標(biāo)準(zhǔn)。如，鎂橄欖石是K02的兩倍重。蛇紋巖反應(yīng)鎂橄欖石+水+二氧化碳—蛇紋石+菱鎂礦+矽土鐵橄欖石+水+碳酸—蛇紋石+磁鐵礦+菱鎂礦+矽土蛇紋石+二氧化碳—菱鎂礦+矽土+水特定實踐中，超氧化物和/或過氧化物組成了一個燃料電池系統(tǒng)，通過在燃料燃燒發(fā)電的過程中，加入燃料電池能量部分以及C02與K02反應(yīng)的反應(yīng)熱量部分，大幅度提高發(fā)動機(jī)每單位重量的電量；燃燒燃料可源自植物，如來源于農(nóng)作物的乙醇或單糖。根據(jù)實例，并如上文圖示，MCFC配置可用于閉路電力系統(tǒng)中，可使用多種抗氧化陽極的任意一種。此處，K02可在425士2"C時在真空中分解。然而，如果超氧化物上方的大氣大都為氧氣，其則可在更高溫度下保持穩(wěn)定。同時，還可使用添加劑以提高其穩(wěn)定性。在最好的Li/Na/K碳酸鹽薄膜中，碳酸鹽離子流性在40(TC的范圍時會出現(xiàn)。這些物質(zhì)分子式為Li/Na/K43.5/31.5/25%，帶有[C03]2—。隨著接近超氧化鉀的穩(wěn)定性范圍，應(yīng)在K02上方采用高于大氣壓力的壓力，以防K02在更為典型的MCFC溫度----高于50(TC時分解。反過來，高氧氣壓力會將陽極置于一個氧化環(huán)境中。陽極氧化會阻止電子的輸送，而一些陽極物質(zhì)可解決這一影響。下文討論的是適合于氧化環(huán)境的陽極物質(zhì)，如，氧化環(huán)境包含超氧化物、過氧化物和大氣中的氧氣。此處這類陽極物質(zhì)可制成一個帶有超氧化物固體的兩相混合物。此類兩相混合物構(gòu)造應(yīng)避免或盡可能降低超氧化物的反應(yīng)/分解，且應(yīng)該為多孔的，以便釋放的氧氣能夠離開系統(tǒng)。在氧化條件下穩(wěn)定的陽極物質(zhì)的存在有多點原因(1)陽極暴露于空氣中，溫度取決于燃料電池的開啟關(guān)閉；(2)氯生成或其它電化學(xué)(鋁電解)的電化學(xué)工藝必須解決抗氧化陽極的問題；(3)陽極的碳?xì)浠衔镏亟M需要大量的蒸汽，有時為氧氣和硫。因此，研究人員一直在尋找抗氧化陽極。由鈦酸鍶和二氧化鈰氧化物組成的復(fù)合物已被證明具有出色的抗氧化性(甚至耐硫性)[OlgaMarina博士]。這些物質(zhì)已被開發(fā)用于SOFC燃料電池，在更高溫度下，比在AFC中表現(xiàn)更為出色，但其性能很可能適合于MCFC。鍶La[l-x〗Sr[x]Cr0[3]、摻軋二氧化鈰(CeGd0[2])、氧化鐠、氧化鉬代替了鉻酸鑭[FOULET正RJ.]。Ni/LiNiOx可提供不錯的陽極物質(zhì)。有了鈦酸鍶和二氧化鈰，可能鉻酸鑭在MCFC中會比在AFC中狀態(tài)更好。Pt/C與Pt-Pd/C;Pt-Au/C也可用作陽極，即使在AFC溫度下。后過渡金屬，如Pt，不會像前過渡金屬一樣容易被氧化，但如有超氧化物存在與碳支持，Pt陽極就很可能發(fā)生氧化。氧化取決于溫度，低溫的AFC會抑制Pt陽極的氧化。超氧化物很容易發(fā)生反應(yīng)，因此低溫AFC足以讓其反應(yīng)，但由于它們的反應(yīng)具有放熱性，會產(chǎn)生熱量，這便對Pt/C陽極的氧化穩(wěn)定性構(gòu)成了考驗。冷卻堆疊單元，將AFC保持在較低溫度，將會抑制超氧化物與陽極反應(yīng)。金屬碳化物、硼化物、氮化物、硅化物、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物[《電化學(xué)學(xué)會學(xué)報》，第7版第153巻，A1302頁至A1309頁(2006)]也可提供較好的陽極物質(zhì)。最近，此類陽極由劉梅林(注此處人名為音譯)于佐治亞理工學(xué)院為必須具有抗硫性的SOFC開發(fā)，在MCFC中會比在AFC中狀態(tài)更好。四苯基卟啉鈷也是一種可用作陽極的物質(zhì)[Shrini]，可與超氧化物組合形成一種兩相混合物。陽極經(jīng)過降解后的副產(chǎn)品不應(yīng)為揮發(fā)性的毒害物質(zhì)，這一點十分重要，因為所提的是一種兩用裝置，同時生產(chǎn)氧氣和電力。據(jù)說在SOFC系統(tǒng)中、在300至60(TC條件下工作的新的陽極物質(zhì)前景看好，但仍然包含碳。很顯然，其具有碳氧化穩(wěn)定性，因為SOFC中碳會接觸熱氧氣和02離子。下文為對其描述的直接引用"通過采用檸檬酸鹽/硝酸鹽燃燒技術(shù)，可合成一種新奇的陽極催化劑----C-MO-SDC(0活性炭/炭黑，M=Cu、Ni、Co，SDC=Ce0.9Sm0.1O1.95)?；钚蕴亢吞亢诘忍嘉镔|(zhì)首先被用于提高固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)陽極性能，如直接將甲醇用作燃料，尤其能改善其微結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)陽極傳導(dǎo)性和催化功能。直接在56(TC下使用甲醇，用于SOFC裝置的生成的陽極催化劑C-MO-SDC物質(zhì)可成功達(dá)到0.25Wcm-2的高功率密度"[《電化學(xué)與固態(tài)期刊》，第2版第9巻，A80頁-A81頁(2006)]。氯堿陽極同樣也具有抗氧化性，如涂于Ti基片的Ru02+Ir02+Ti02[Shrini，111頁]。這些陽極能抵抗高濃度的Cl-和Cl2。[《燃料電池》，SupramaniamSrinivasan，Springer出版公司，2006年]金屬陶瓷基陽極同樣為固態(tài)超氧化物物質(zhì)兩相混合物的可選對象。銅鎳高溫合金已被證明在600至90(TC時為穩(wěn)定的鋁電解陽極[2003年11月，JOM，王兆文(注此處人名為音譯)]。作為陽極材料，Cu-10Ni-10Al、Cu-25Ni-15Fe和Cu-25Ni-10Cr高溫合金具有出色的抗氧化和抗腐蝕性。在鋁電解中，氧氣在合金陽極和電解質(zhì)中產(chǎn)生，會在陽極表面形成一層氧化膜。如果生成的氧化物涂覆的物質(zhì)傳導(dǎo)性和結(jié)構(gòu)良好，其仍可為一種不錯的陽極物質(zhì)。以上所描述的合金與討論的幾種其它陽極均在高溫制成，需要考慮如何在固態(tài)超氧化物兩相混合物中如何對其進(jìn)行構(gòu)造。超氧化物的制成較為簡單將金屬K、Rb或Cs在暴露于接近大氣壓力的氧氣中即可。NaO2通過Na2O2與O2在300atm、50(TC的反應(yīng)獲得。固態(tài)超氧化物十分敏感，要將其充分混合的加工條件具有重大的意義。有兩種使用它們的方法"潤濕"法或固體升華。"潤濕"法并不是必須用水，而是不會被超氧化物輕易氧化的適當(dāng)?shù)牧黧w。此外，將待用的超氧化物和凝膠放置于預(yù)成型的陽極同樣是一種不錯的方法。典型的MCFC中，陰極由Ni/LiMOx組成，由于圖10設(shè)計未使用NaC103，因此陰極材料可被再次使用，僅需要對被消耗超氧化固體物質(zhì)和/或過氧化固體物質(zhì)(轉(zhuǎn)化為碳酸鹽)進(jìn)行分配，例如，K2C03可被土地填埋。陽極涂上新的K02。Na02可組成造價較低的系統(tǒng)，僅需要對Na2[C03]進(jìn)行土地填埋，這個過程所需花費不多。然而，需要作額外的功，使Na02在MCFC溫度狀況下穩(wěn)定下來。根據(jù)實例，若干不同的輔助材料，如電池材料，可用于輔助陰極運(yùn)轉(zhuǎn)，見如下反應(yīng)NiOOH+H20+e~—Ni(OH)2+OH~K02+OH~—e~+KOH+02NiOOH+H20+K02—Ni(OH)2+KOH+02Mn02+H20+e~—MnOOH+OHK07+OH—e~+KOH+07Mn02+K02+H20—KOH+02+MnOOHNaC103+6e+3H20—NaCl+60H-6(K02+OH~—e~+KOH+02)NaC103+6K02+3H20—6K0H+02+NaCl由于Ni(OH》與C02反應(yīng)生成碳酸鎳，所以M。02和NiOOH可用于與蒸汽和燃燒液態(tài)燃料所釋放出的C02發(fā)生反應(yīng)。根據(jù)實例，無論是抗熱沖擊，還是與電源連接電氣，陽極至少應(yīng)以部分的形式選出作為基礎(chǔ)。按照一個特殊的實例，一個MCFCC02捕獲系統(tǒng)具備可移動電池，如圖11所示，該電池位于電池堆上。這里，調(diào)節(jié)槽710和712，用于安裝一個可換組件，該組件包括一個薄膜706和陽極材料70S，如K02。通過手柄702，使用一個機(jī)械可將這個組件手動插入或拔出。封蓋704通過槽710形成空氣密封。電腦控制(未顯示)，當(dāng)電池處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，對電池堆的每一個電池實施壓力和溫度監(jiān)測，從而對靠近電池的級間冷卻槽加溫或冷卻，以優(yōu)化其性能，并檢測電池是否完成運(yùn)轉(zhuǎn)。電池可串聯(lián)，也可并聯(lián)，從而獲得理想的電壓和安培。按照一個可替代實例，盡管所提主體在這一方面并不限于此，在熱能轉(zhuǎn)化為電能的工藝中，由碳水化合物燃燒發(fā)電。燃燒產(chǎn)生的二氧化碳與捕獲材料生成的氧作用，從而產(chǎn)生熱，這種熱應(yīng)用于熱能轉(zhuǎn)化為電能工藝中的發(fā)電。在一個特殊實施中，二氧化碳與封存材料生成的氧反應(yīng)，生成氧，氧含量相當(dāng)于燃燒消耗的氧含量。圖12顯示為系統(tǒng)800，包括一個燃料罐826，罐內(nèi)含有來源于植物體的單糖混合物，如新近生長并收獲的纖維素；一個泵828，可計量進(jìn)入燃燒工段814的這種混合物，所處壓力為2175psi;—個壓縮機(jī)820，為燃燒工段814供給大量的純氧。這里，壓縮機(jī)820不供給氮氣，因為處在燃燒工段814的燃燒會出現(xiàn)大量的氮氣。然而，在某種條件下，糖比汽油更難燃燒，而且糖也不易點燃，但是當(dāng)糖與濃縮氧接觸時，就會迅速被點燃。在一個替代實施方式中，在高溫狀態(tài)下，與高濃度的氧接觸，木質(zhì)素同樣被點燃。燃料罐826也裝有含甲醇木質(zhì)素漿屑；再者，處于燃燒工段814的壓力狀態(tài)下，罐826中的單糖可被分解為CO和H2，就如同之前被供給給燃燒工段814—樣。當(dāng)實施以下操作時，燃燒開始壓縮機(jī)820將氧通入燃燒工段814，通常這一操作處于穩(wěn)定狀態(tài)，直至級間被冷卻。然而，如果這種氧僅僅是部分級間冷卻，將進(jìn)入燃燒室。熱氧將糖和乙醇點燃，工藝開始。工藝開始后，燃燒工段814加熱到足夠程度，可避免對額外氧化功率的需求。另外一種開始燃燒的方法是，通過安裝甲烷氣體供給啟動器，與濃縮氧氣反應(yīng)，行糖/甲醇溶液的同步供給，將額外的水注入燃燒室以維持適當(dāng)?shù)臏囟?。如上所述，因為并沒有將空氣作為一種氧化劑，02的燃燒和氧化作用比在空氣中要強(qiáng)烈的多，可將碳?xì)浠衔镒鳛槿剂?。同樣，因為由渦輪發(fā)電廠的渦輪816進(jìn)行發(fā)電，在一些特定的實例中，可促進(jìn)使用多種燃料，而且燃料的蒸汽壓力，與內(nèi)燃機(jī)相比，對渦輪發(fā)電廠發(fā)電而言，重要性不大。如圖12所示，氧氣在通過壓縮機(jī)820(含一系列壓縮器)后，到達(dá)燃燒工段814，從而增加氧氣的壓力?？墒褂盟蛘羝M(jìn)行級間冷卻?？墒褂霉に囁畬嚎s機(jī)820進(jìn)行冷卻，該工藝水由水泵834通過交換器836抽出。實例中，壓縮器820與交換器836的組合，包括壓縮器和交換器的一個交互系列，這個交互系列用于連續(xù)階段內(nèi)流動路線838中氧的壓縮和冷卻。這樣，4或5個串聯(lián)壓縮機(jī)間的級間冷卻將需要1、2、3，或4個熱交換器，在高溫不增加的狀況下形成壓力。作為替代，通過在單個壓縮機(jī)上的水冷環(huán)套直接對壓縮機(jī)820進(jìn)行冷卻。由于壓縮機(jī)820對大部分純氧，而不是對稀釋劑進(jìn)行壓縮，(如，他發(fā)動機(jī)內(nèi)的高濃縮氮)，所以，與其它發(fā)動機(jī)相比，壓縮機(jī)820在壓縮過程中消耗的功率低。實例中，壓縮器820的單個壓縮器和渦輪816的單個渦輪共軸(未顯示)。因為等熵膨脹器在燃燒階段階數(shù)后，使燃燒物和蒸汽混合物膨脹，與流經(jīng)壓縮機(jī)820的氣體摩爾數(shù)相比，渦輪816(包括大量的燃?xì)廨啓C(jī))所消耗的氣體摩爾數(shù)更多，并從氣體獲得功。壓縮過程中，使氣體移動，以及對氣體加壓均消耗功率。與燃?xì)廨啓C(jī)中較大摩爾數(shù)量蒸汽相比，壓縮機(jī)內(nèi)的氧氣摩爾數(shù)較少，這樣可降低整個發(fā)電工藝的寄生功率損耗。在之前列舉的實例中，二氧化碳與由封存材料生成的氧反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，如過氧化鈉或Na2026S(或鋰或鉀類似物，如K02或NaN03)。但是，可使用C02封存材料生成的其它氧氣，而不是由所述主題中所產(chǎn)生的氧氣。雖然溫度為12(TC以上時，Na02十分不穩(wěn)定，由于二氧化碳捕捉反應(yīng)器822被新近凝結(jié)的水所冷卻，水箱832處的凝結(jié)水所處溫度為IO(TC或更低，所以反應(yīng)器822的溫度維持在10(TC或更低。首選Na02或Na20268，因為兩者均可通過零碳工藝制取，而且通過鈉鹽先電解為金屬鈉，隨后金屬鈉與氧氣反應(yīng)，從而生成Na02或Na20268，所應(yīng)用的工藝均使用低成本的材料。使用二氧化碳捕捉反應(yīng)器822前，先使用部分冷凝器830，調(diào)節(jié)冷凝器830，從二氧化碳和氣態(tài)水中分離出液態(tài)水。這里，部分冷凝器830可通過冷卻劑842冷卻，該冷卻劑包括空氣或河水等。二氧化碳和氣態(tài)水可通過薄膜840進(jìn)入大氣，而該薄膜本身具有透水性。為啟用該工藝，氣體逸出渦輪816，進(jìn)入冷凝器830的壓力可稍高于大氣壓力，如25psig?？赊D(zhuǎn)換成電能的功818可從渦輪816的一個或多個渦輪產(chǎn)生。軸功可轉(zhuǎn)換成電能。根據(jù)實例，盡管權(quán)利要求并不僅僅限于這一方面，但是在燃燒工段814產(chǎn)生的二氧化碳以及某些氣態(tài)水可進(jìn)入二氧化碳捕獲反應(yīng)器822，且在該反應(yīng)器中可能發(fā)生以下三種放熱反應(yīng)C02+2Na02^Na2C03+1.502C02+0.5H20+Na02^HNaC03+0.75022HNaC03—Na2C03+C02+H20據(jù)悉，溫度接近室溫時會發(fā)生此類反應(yīng)并產(chǎn)生鉀類似物。反應(yīng)器822可包含數(shù)種或一種如2K02/K202的廉價超氧化物/過氧化物混合物。例如，其形式上就是一些簡單的小球團(tuán)?？蓪⑦@些球團(tuán)放在管殼式容器內(nèi)，并可將從834流出的加壓水導(dǎo)入管殼式容器管，以吸收以上列出各反應(yīng)的熱量。管殼式容器內(nèi)的球團(tuán)可處于低壓狀態(tài)，而管中的熱水會以泵834進(jìn)行加壓。但是，這只是二氧化碳反應(yīng)器根據(jù)某一特定實例以何種方式，利用超氧化物捕獲二氧化碳的一個例子，且所述主題并不限于這方面。這里，從二氧化碳捕捉反應(yīng)器822中可逸出一些C02和H20，但可通過提前排出薄膜中的水，將逸出量降到最小的程度。此外，從二氧化碳捕捉反應(yīng)器822中逸出，進(jìn)入燃燒工段814的C02和H20，只能在此過程中回收，產(chǎn)生含更多氣體的痕量，這樣既可增加壓縮器電力需求還能提高渦輪發(fā)電能力。目前列舉的實例中，圖12顯示部分冷凝器830將液態(tài)水存入水罐832，然后由泵834抽運(yùn)至燃燒工段814的壓力。在此，這樣抽運(yùn)流體，比壓縮氣體耗電更少，如采用壓縮氮而不是水作為稀釋劑的成本更高。此間，在經(jīng)反應(yīng)器822和壓縮器820熱交換預(yù)熱的水進(jìn)入燃燒工段814，以降低該工段溫度，增加等熵膨脹可用氣體量之前，可通過二氧化碳捕獲反應(yīng)器822和壓縮器820將水抽運(yùn)進(jìn)冷卻管。盡管圖12對Na02，其它如K02或2K02/K202可在二氧化碳捕獲反應(yīng)器822中使用的材料進(jìn)行了說明，但所述主題并不限于這方面。一個實例中，與具有類似功率的機(jī)動車輛散熱器對冷卻氣體的需求相比，部分冷凝器830上的氣體冷卻需求在每分鐘立方英尺(CFM)的范圍。此外，目前列舉實例的發(fā)電工藝并未將空氣吸入做助燃劑。根據(jù)實例，為順應(yīng)共同增強(qiáng)氣體逸出燃燒工段814達(dá)到發(fā)電的要求，渦輪816包含一系列渦輪。且隨后將給出每摩爾所發(fā)電量的一個例子。這種等熵膨脹器可冷卻爐氣。與原材料焓相比，從渦輪816逸出的氣體中所含的焓，是熱能過程中的主要損失。但是，結(jié)果表明，假設(shè)能夠取得高效率，至少在一個特定實例中，膨脹器和壓縮器與理想特性的偏差均不會超過20%。而取得高效率的一個原因就是沒有壓縮損失，因為沒有壓縮氣體，且已提前通過碳水化合物以及超氧化物和/或其它制氧co2捕獲材料將氧氣放入該系統(tǒng)。另外，發(fā)電效率會因碳燃料的熱值而不同，例如，單糖含量會因co2與固體超氧化物或超氧化物/過氧化物等制氧co2捕獲材料反應(yīng)而提供的額外熱量大大增加。燃燒工段814之后，進(jìn)入第一個渦輪之前的初始溫度是渦輪葉片能承受的。根據(jù)所選樣例，1700K是退出燃燒工段814的適當(dāng)溫度。當(dāng)然，降低溫度，采用較傳統(tǒng)的渦輪葉片材料是允許的，但是這樣會降低系統(tǒng)800的效率。燃燒工段814氧氣進(jìn)口處溫度更高。隨后，燃燒工段814的溫度會因注入水(流體、氣體或其中的混合物)吸收一些燃燒熱而降低。且進(jìn)入第一個渦輪所允許的溫度越高，該過程中所產(chǎn)生的渦輪功率就越大。但是，需要更多諸如冷卻劑842的物質(zhì)來冷卻部分冷凝器830。圖12未顯示的一個細(xì)節(jié)是燃燒工段814的實施程度。在此，燃燒工段814包含一個燃燒室，可在開始工段接受氧氣進(jìn)入，但具有可交替添加燃料和蒸汽的功能。增加的燃料可燃燒，蒸汽的溫度會升高。而且蒸汽能進(jìn)一步抑制燃燒室產(chǎn)生積碳。加入燃料和蒸汽后，燃燒室內(nèi)溫度會升高。但是，這種溫度上升基本上是可以控制的，且高溫產(chǎn)物，如自由基的生成也能控制。然后，沿燃燒室徑向長度移動，可先添加新燃料，再添加新蒸汽。氧氣從進(jìn)口橫穿燃燒室逸出的過程中，會交替遇到燃料和蒸汽，從而控制溫度和自由基的生成。因此，該燃燒室的理想構(gòu)成基本上為細(xì)長形?？蓪⒍喾N氧源用于基本燃燒，如NaC103ZCr20s(包括NaC103、KC103和NaCl(VCr203)或諸如二氧化碳捕捉反應(yīng)器822中超氧化鈉的熱解，以啟動燃燒過程。也可用蓄電池加熱二氧化碳捕獲反應(yīng)器822中的制氧C02回收物，啟動壓縮器820，并在某些情況下，使此過程中所需的水解凍。不采用氣體啟動的一個優(yōu)點是氮氣會被壓縮至燃燒室室壓，包含熱氮，這種熱氮在未達(dá)到形成Nox的溫度范圍時，不能吸收反應(yīng)熱；或者如果在級間冷卻壓縮器，空氣會進(jìn)入燃燒室，但所帶氧化動力不足。可對發(fā)生在燃燒工段814各階段的燃燒方式進(jìn)行設(shè)計，使徑向長度的氧氣、燃料和蒸汽都加入整個燃燒工段814階段式增量中，使燃燒工段814的溫度始終低于形成大量自由基的溫度。此例中，也可沿該反應(yīng)器以遞增方式加入氧氣，以控制燃燒過程的燃料與氧氣比通氣量。相應(yīng)地，在同一燃燒室，可數(shù)次連續(xù)引入氧氣、燃料和蒸汽，以便以遞增方式加入燃料，防止燃燒工段溫度達(dá)到產(chǎn)生過多自由基的程度，并使燃料、氧氣和稀釋劑比率基本保持穩(wěn)定。熱水和/或蒸汽可通過液態(tài)水的泵送，在燃燒工段814的溫度下注入。在此，流體泵送比通常壓縮氣體消耗的電量少的多。這樣，就可向系統(tǒng)加入某種稀釋劑，而不用以空氣中的氮氣作為稀釋劑。如此，可在燃燒室壓力下加入稀釋劑，而不會出現(xiàn)與氮壓縮相關(guān)的能量損耗和效率降低情況。接近水的露點時，工藝氣體可從最后一個渦輪高效逸出，這樣，冷凝器830要求傳熱達(dá)到最小。而滿足此要求的一個方法就是利用氣體膨脹進(jìn)行冷卻。為了吸收大量1700K，可在燃燒工段814采用更高的壓力。注入的水可增加系統(tǒng)800所發(fā)的總電量，因為它可增加通過渦輪816的氣體摩爾。雖然超氧化鈉可在較低溫度(393K)分解，但是文獻(xiàn)顯示，帶有分子式Na20268的混合物會在250°C(523K)左右分解成Na202。溫度在38CTC(653K)以上時，在固態(tài)觀察到Na202的輕微分解后，Na202在510。C熔化。545°C(818K)時，伴隨固態(tài)Na20的產(chǎn)生，殘余過氧化物會出現(xiàn)劇烈分解。在51(TC到545。C之間，Na202熔化，且固態(tài)Na20己產(chǎn)生。Na20可與不銹鋼反應(yīng)，但不會與鎳反應(yīng)。因此，在用作反應(yīng)器822踐中，可在148個大氣壓(2175psig)和1700K狀態(tài)下，進(jìn)入燃燒工段運(yùn)行。但是，除了所述主題提到的溫度和壓力外，也可選擇其它運(yùn)轉(zhuǎn)操作溫度和壓力。若助燃劑的強(qiáng)度與熱純氧相當(dāng)，甚至可將諸如纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等作為燃料(如運(yùn)輸燃料)，而無需預(yù)處理。這些固態(tài)燃料可在乙醇、甲醇和/或水料漿中以固體形式加入燃燒工段814，和/或氣化成CO和H2。雜原子生物質(zhì)中的氮和硫可收集在冷凝器830或二氧化碳捕獲反應(yīng)器822中。在此，二氧化碳捕捉反應(yīng)器822可帶附加吸收劑，以去除如已燃雜原子生物質(zhì)中帶礦物質(zhì)、氮和硫的微粒。若提供零排放發(fā)電機(jī)，應(yīng)觀察到，此處描述的某一特定實例僅排放濕氣。如上所述，從糖類中可提取適宜的燃料，如C6H,206和C,2H220n。其它燃料可能含有如碳或渦輪式靜止碳，這些是從植物碳源去除氧的過程中產(chǎn)生的，而這種碳源將其中的氧以H20而非C02的形式去除。因為C6H1206和d2H220n等燃料可通過糖化作用，以最低成本對物料進(jìn)行加工制成，所以其具有實用性。糖化作用過程更簡單，且制備的諸如C6H1206和C^H22Ch,等燃料保留了大部分C02。因為植物從大氣中吸收C02，與制備乙醇相比，制取C6H^06和01211220的C02釋放量最小，成本最低，并且此處所述的發(fā)電廠工藝，能夠使<:6111206和C^H220u燃燒產(chǎn)生的C02實現(xiàn)地下封存，這樣，整體效果可降低大氣中C02的含量。應(yīng)設(shè)置燃燒工段814，以容許使用超臨界水，這在燃燒工段814的某些實踐中可容許壓強(qiáng)高達(dá)5000psig。[根據(jù)Perry《化學(xué)工程手冊》第6次增訂版，第24-18頁]，在此壓強(qiáng)下，可采用汽輪機(jī)；要求更薄壁體材料的更可行壓強(qiáng)在148Atm(2175psi)左右，這也符合目前卡車內(nèi)燃所采用的壓強(qiáng)[海伍德《內(nèi)燃機(jī)原理》1988版]。更高壓強(qiáng)的燃燒工段814會為進(jìn)入渦輪816的爐氣和蒸汽預(yù)留更多冷卻能，以使最后一個渦輪的"排氣"包含更少焓，且當(dāng)液態(tài)水在約373K時，更接近其起始狀態(tài)。重要的是，要注意到從最后一個渦輪逸出的氣態(tài)水的比熱焓只是一小部分，占冷凝器830中氣態(tài)水到液態(tài)水冷凝潛熱的10%到20%。因此，由于燃燒工段814需要的水摩爾更少，如果燃燒工段814的溫度更高，那么與水冷凝相關(guān)的效率損失就會減少。從最后一個渦輪逸出的冷卻蒸汽比熱損失，比采用更少水且燃燒工段814溫度更高的情況下所產(chǎn)生的效率損失小的多。高溫燃燒區(qū)域所使用的一種材料就是氮化硅(Si3N4)。系統(tǒng)800所占體積和重量不大。在特定實踐中，盡管所述主題不限于這一方面，但冷凝器830應(yīng)包含系統(tǒng)800中體積最大的容器。在特定實踐中，系統(tǒng)800的功率密度與當(dāng)量功率內(nèi)燃機(jī)相同或比其低。系統(tǒng)800單元操作比例相同，或者相對用于具有相同功率機(jī)動車輛的標(biāo)準(zhǔn)SI機(jī)組尺寸，要小的多。根據(jù)下列方程式，在燃燒工段814注水還可在抑制積碳形成方面占據(jù)優(yōu)勢，并在溫度高于900K時，起有利反應(yīng)[第390頁，Smith與VanNess，麥格勞希爾，《化學(xué)工程熱力學(xué)》，1975]。C+2H20—C02+2H2(13)C+H20—CO+H2雖然氫痕量可從燃燒工段814逸出，進(jìn)入渦輪816，但這并不成問題，因為只要能稍稍增加氧氣量，氫很容易與氧發(fā)生反應(yīng)。特殊說明實例中，系統(tǒng)800的閉路式特性，除水外，并不會提供大量排氣。再少的"自由"燃燒產(chǎn)物，如CO和H2，以及自由基，或在固態(tài)生物質(zhì)包含硫和氮情況下的微量一氧化二氮，均會被吸收或在閉環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)一步反應(yīng)。CO，H2和NO能與Na02反應(yīng)并留在系統(tǒng)800中。此類產(chǎn)物永遠(yuǎn)都不會排入空氣中。最終，他們會起反應(yīng)，或出現(xiàn)NOx和SOx時，在二氧化碳捕獲反應(yīng)器822中被吸收。在此，二氧化碳捕捉反應(yīng)器822可在溫度低于12(TC時運(yùn)行，而正常的卡車排氣溫度遠(yuǎn)高于此，使其很難吸收NOx和SOx。而且，系統(tǒng)800的閉環(huán)特性能使NOx和SOx通過多種途徑穿過二氧化碳捕獲反應(yīng)器822，使其被吸收后在吸收器停留時間更長。Na2C03很穩(wěn)定，溫度達(dá)到1121K之前不會熔化。因此，其不會對人的健康造成威脅，而且(:6111206和CuH220u也不會危害健康。這與極易爆炸的汽油形成鮮明對比。因為糖類和木質(zhì)素是防爆無毒的，所有也可進(jìn)入家庭或超市，這樣燃料的物流就不成問題。下列反應(yīng)會將焓引入于系統(tǒng)800中進(jìn)行的某步驟，而不考慮產(chǎn)生一氧化碳的各反應(yīng)。因為燃燒工段814會注入大量水，CO會因在該過程中與蒸汽反應(yīng)產(chǎn)生C02而消耗掉。但是，如果殘存有微量co，不會引發(fā)特殊問題，因為其為閉路式燃燒，無CO散入大氣。=-2536.7k應(yīng)ol=誦5,155.7k應(yīng)olC2H5OH(流體)+302—2C02+3H20+1234.8kJ/mol2Na02+C02^Na2C03+3/202+214kJ]2/3=142kJ/mol02C02+0.5H20+Na02^HNaC03+02+177kJ/mol02C02+0.5H20+Na02^HNaC03*H20+02+289kJ/mol02假定碳酸鹽為主要類型。在葡萄糖和蔗糖含量分別為80%和20%的情況下，該系統(tǒng)每個碳原子熱量輸入只有3060.5+2080=-5,141.3kJ/7.2C=-714kJ/C汽油產(chǎn)生的熱量為-5,250.3kJ/mol禾口-656kJ/C而在葡萄糖、蔗糖和乙醇含量分別為64%、16%和20%的情況下，為2,695.4+1866.9=4,562.3kJ/6.16C=-740.6kJ/C為使用乙醇，封存反應(yīng)中應(yīng)含碳酸鹽形成物和重碳酸鹽形成物；甲醇中C02與02的比率與糖類相同，因此，其起有利作用。含水重碳酸鹽的形成會為該過程提供最多的焓。所有，以需要的最少乙醇使燃料始終為流動流體，或?qū)⑻穷愖鳛楣腆w引入燃燒反應(yīng)器，或?qū)⒓状己吞穷惒⒂米鳛槿剂希浅Ｓ袃r值。為增加從非碳源加入該系統(tǒng)的焓，且能夠吸收一氧化碳、氮和硫氧化物，二氧化碳捕捉反應(yīng)器822中更易產(chǎn)生氧的封存物可含其它物質(zhì)。此類物質(zhì)可包括，如Li20(與C02反應(yīng)，并產(chǎn)生能增加該過程工作量的熱量)和NaOH(與CO反應(yīng))，或Na20、LiOH和KOH類似物。77Na20與水和C02所起的反應(yīng)有如下所示的兩個步驟2NaOH+2C02—2HNaC03碳酸氫鈉易分解，產(chǎn)物見下式2HNaC03—Na2C03+C02+H20HLiC03比HNaC03的熱穩(wěn)定性更高。HKC03易分解，且K20也易發(fā)生歧化反應(yīng)。據(jù)悉，Li20的熔點為1570°C。其雖不可燃，但健康MSDS級別為4級。碳酸鋰(Li2C03)在723GC時熔化。氧化鈉不可燃，且健康MSDS級別為3級。Li20會在現(xiàn)場生成氫氧化鋰，并產(chǎn)生更多熱量。以下兩種反應(yīng)的吉布斯自由能轉(zhuǎn)換均具有兩面性。Li20+H20+C02->2HLiC03deltaG=-581.5kJ線lLi20+C02->Li2C03deltaG=-163k應(yīng)ol因其重量很輕，氧化鋰可提供適當(dāng)?shù)闹蒲魿02捕獲物質(zhì)，供便攜電源使用。碳酸鋰是一種相對安全的物質(zhì)，且在藥品中也有使用。這些反應(yīng)會向封存過程加入如下焓，轉(zhuǎn)而提高該過程的效率。但是，由于Li20可與Na02反應(yīng)，所有從物理角度講，需要將這兩種物質(zhì)分離開來。Li20+H20+C02—2HLiC03+700kJ/mol實例中，與氧化鈉相比，氧化鋰會為系統(tǒng)800提供更多焓。若對該過程和放熱封存做如下假設(shè)，就可得出與汽油SI發(fā)動機(jī)相比，加入發(fā)電廠每個碳原子的焓。=-2536.7k應(yīng)ol=畫5,155.7k應(yīng)ol放熱封存7.2=隱5,040kJ/mol吸熱分解反應(yīng)7.2=+763.2在葡萄糖和蔗糖含量分別為80%和20%的情況下，該系統(tǒng)每個碳原子熱量輸入只有-3060.5-4277=-7,337kJ/7.2C=-1,019kJ/C汽油產(chǎn)生的熱量為-5,250.3kJ/mol和-656kJ/C如前所示，過程800每個碳原子和每摩爾所含焓均多于汽油。由于焓會受若干因素影響，包括HLiC03溶解熱，HLiC03易于分解成碳酸鹽的屬性，以及燒制成一氧化碳的糖量，所以這些數(shù)字均為概數(shù)。用于吸收放熱C02的其它物質(zhì)包括BeO、MgO、CaO、Mg(OH)2、八1203和Al(OH)3。但是，這里只列出了部分物質(zhì)，其它此類物質(zhì)列于先前各例中。根據(jù)實例，二氧化碳捕捉反應(yīng)器822由混合物，或包含一種同時具有制氧和C02封存兩種功能的兩個區(qū)域組成。若使用含如硫和氮原子的固態(tài)生物質(zhì)，其還可包括一個NOx和SOx吸收器。這里所列有關(guān)系統(tǒng)800的特定實例，具有以下一個或多個優(yōu)點(1)空氣中的氮氣未受壓，所以節(jié)省能量，(2)排氣最少(大多為液態(tài)水和氣態(tài)水)，(3)二氧化碳捕獲反應(yīng)器822上C02的放熱封存會將額外熱量引入該系統(tǒng)，(4)濃縮氧的高氧化功率使蒸汽壓力較小的固體能作燃料，(5)采用渦輪而不是SI發(fā)動機(jī)配置，使我們能夠使用沒有蒸汽壓力的燃料，(6)二氧化碳捕獲和成型方便運(yùn)輸和封存，(7)因為該燃料是從那些從空氣中封存C02的植物中提取的，所有二氧化碳已通過這種操作從空氣中移除，(8)可將糖類作為燃料，因為糖類含大量氧，在消耗02的同時產(chǎn)生等量co2，且優(yōu)于形成時會向大氣釋放熱量和co2的乙醇，(9)這些燃料不會與空氣發(fā)生反應(yīng)，(10)機(jī)動車輛配置中無需消音器也可基本實現(xiàn)無噪運(yùn)行，(12)功率元件使木質(zhì)素作為燃料成為可能---木質(zhì)素不僅便宜，而且目前常處于浪費狀態(tài)。系統(tǒng)800中未顯示電池時，可采用這種電池啟動系統(tǒng)，以便向壓縮器820和泵828與834供電，例如在燃燒工段822開始點火。如果以封存裝置中如Li20等單獨材料封存C02，那么氣相水也足以從水與超氧化物的反應(yīng)中產(chǎn)生大量氧氣，反應(yīng)式如下。若與水反應(yīng)，超氧化鈉會向該過程加入焓。0.35kJ/mol+K02+H20(流體)畫>2KOH+1.5022Na02+H20(流體)->2NaOH+1.502+46.8kJ系統(tǒng)800的特定實踐包括O2壓縮機(jī)，如壓縮機(jī)820的使用。但是，由于只對氧氣而不對空氣進(jìn)行壓縮，所以如果采用空氣，壓縮成本更低，因為空氣中大部分是氮氣。在特別舉出的實例中，系統(tǒng)800在同一二氧化碳捕捉反應(yīng)器822中既封存C02又生成氧氣，在特定實例中，該反應(yīng)器壓力應(yīng)始終稍高于14.7psig。近似的此類大氣壓力容器構(gòu)造時，壁體與壓力罐相比可更薄、更輕。已捕捉碳的低壓罐更方便移除和替換含固態(tài)超氧化物的碳酸鹽。實例中，二氧化碳捕捉反應(yīng)器822未受壓。由此，保留碳捕獲物，如Na02的活動筒形態(tài)是可能的。如需要，消費者或服務(wù)站可簡單改變Na02物質(zhì)的此類筒結(jié)構(gòu)。某些反應(yīng)的反應(yīng)熱顯示在表二中。制取碳酸氫鉀反應(yīng)的產(chǎn)量為177.4kJ/mo1(見其中的反應(yīng)2).K02更穩(wěn)定，高達(dá)至少698K[E丄Skovnin，1962，蘇聯(lián)無機(jī)科學(xué)院]，且一些研究人員報告的K02穩(wěn)定性更高(只在763到803K熔化[LV.Aksenova，1965，蘇聯(lián)無機(jī)科學(xué)院])，但是，HKC03處于14(TC左右就不是很穩(wěn)定了。因為系統(tǒng)800會轉(zhuǎn)移進(jìn)入二氧化碳捕捉反應(yīng)器522的C02，并生成氣態(tài)水和重碳酸鹽。但是，這種重碳酸鹽可在其自身分解成碳酸鹽、水和C02的平衡反應(yīng)中生成。將C02更完整地保留在二氧化碳捕捉反應(yīng)器822中的一種方法是將LiOH和K02—并納入。另一種方法是不去擔(dān)心某些C02會從封存裝置逸出，因為逸出該裝置的這種氣體會返回燃燒工段814，基本上與表二中反應(yīng)1和2生成的氧氣一同被回收。為調(diào)節(jié)從封存逸出的C02，在燃燒工段814之前，可按規(guī)定尺碼制作壓縮機(jī)，以便對包括從二氧化碳捕捉處理器822到燃燒工段814，散逸的C02和氣態(tài)水流速的變流速進(jìn)行處理。系統(tǒng)800中采用的壓縮機(jī)820可通過工藝水在級間冷卻，以減少處理所需的電量。但是，限制氧氣冷卻有利熱氧進(jìn)入燃燒工段814。根據(jù)實例，系統(tǒng)800會將高濃度氧引入燃燒工段814，且可將各燃料庫826熱絕緣?？稍谌紵ざ?14的壓力下，將燃料加入燃燒工段814。方便移除和以固態(tài)超氧化物替換碳酸鹽。一個實施方式中，二氧化碳捕獲反應(yīng)器822未被加壓。由此，可以以可拆卸盒的形式保存碳捕獲材料，如Na02。必要時，可由消費者或在服務(wù)站簡單地更換這樣的Na02物質(zhì)盒。某些反應(yīng)的反應(yīng)熱顯示在表II中。制取碳酸氫鉀的反應(yīng)產(chǎn)生177.4kJ/mo1(見其中的反應(yīng)2).K02更穩(wěn)定，直到至少698K[E.I.Skovnin,1962,InorganicAcademyofSciences,USSR],且一些研究人員報導(dǎo)K02穩(wěn)定性更高(在763到803K僅焰化[I.V.Aksenova，1965，InorganicAcademyofSciences,USSR])，但是，HKC03處于14(TC左右就不是很穩(wěn)定了。因為系統(tǒng)800會轉(zhuǎn)移C02進(jìn)入二氧化碳捕獲反應(yīng)器522，并伴有一些氣態(tài)水，所以可形成碳酸氫鹽。但是，這種碳酸氫鹽可以以與其自身分解成碳酸鹽、水和C02相平衡的方式產(chǎn)生。將C02更徹底地保留在二氧化碳捕獲反應(yīng)器822中的一種方法是包含一些LiOH與K02在一起。另一種方法是不去擔(dān)心某些C02會從封存裝置逸出，因為這樣的逸出該裝置的氣體會返回燃燒工段814，基本上與表II中反應(yīng)1和2生成的氧氣一同再循環(huán)。為適應(yīng)一些從封存中逸出的C02，燃燒工段814之前的壓縮機(jī)以處理可變流速的方式制定尺寸，所述可變流速包括從二氧化碳捕獲處理器822到燃燒工段814的泄漏的C02和氣態(tài)水的流速。表II反應(yīng)放熱反應(yīng)#反應(yīng)放熱1C02+2K02">K2C03+1.502183.6kJ2C02+0.5H20+K02—HKCO3+0.75O2177.4kJ/mol3H20(g)+2K02^2KOH+1.50241.4kJ4KOH+C02—HKCO3141.15LiOH+C02">HLiC03(a。、85.66系統(tǒng)800中采用的壓縮機(jī)820可通過工藝水在級間冷卻，以減少運(yùn)行所需的電量。但是，也可以有利地限制氧氣冷卻以使熱氧氣進(jìn)入燃燒工段814。根據(jù)實施方式，系統(tǒng)800會將高濃度氧氣引入燃燒工段814，且可將燃料庫826彼此隔熱。燃料可按燃燒工段814的壓力加入燃燒工段814。纖維素二醣，建議的燃料之一，在498K時可自身分解。因此，將纖維81素二醣作為固體引入可以以在投入燃燒工段814之前不分解的方式完成。在投入燃燒工段814時將此類固體保持低于其分解溫度的一個方法是，以工藝水冷卻并將糖源與燃燒工段814隔離。若以溶液或漿體等形式引入燃料，那么流向該室的速度可比固體引入速度更快，且在投入過程中不易分解。某些構(gòu)成中，可使單糖以受控方式分解，以便將一氧化碳和氫氣的混合物引入燃燒工段814。CnH2yOY>nCO+yH2(14)單糖，CnH2yOn,在存在高溫水或蒸汽時，易被轉(zhuǎn)化成低溫合成氣體[J.A.Dumesic，AppliedCatalysisB:Environmental56,171-186,2005]。合成氣體是一種有用燃料。單糖到合成氣體的轉(zhuǎn)化可使固態(tài)糖類轉(zhuǎn)化為燃燒工段814的壓力下的氣體，以避免需要對CO和H2進(jìn)行壓縮。與糖類不同，作為燃料，碳或木質(zhì)素或者更小程度上的半纖維素不會自身分解。從植物中提取且不含無機(jī)物的碳，也可作系統(tǒng)800的燃料。在利用糖類脫水的工藝中可產(chǎn)生碳。否則，制取燃料的這種工藝就會向空氣中增加co2。一個實例中，濃硫酸(H2S04)可用來對如糖類進(jìn)行脫水。蔗糖可經(jīng)脫水生成碳和水。糖類生成的這種水能使硫酸發(fā)生水合。酸和水之間形成強(qiáng)氫鍵使該過程強(qiáng)烈放熱。如采用碳代替糖類，燃料中少量焓會損耗掉，因其會產(chǎn)生以下發(fā)熱。無論其生成的氣體摩爾量如何，每摩爾固體C生成一摩爾C02，而每摩爾固態(tài)蔗糖會生成約12摩爾C02和水。但是，通過向燃燒工段814注入水以產(chǎn)生驅(qū)動渦輪的氣態(tài)水，仍可將碳燃燒的熱量用于渦輪發(fā)電。C+02—C02+393.5kJ或393.5kJ/C這與葡萄糖的422.78kJ/C和蔗糖的429.6kJ/C形成鮮明對比一個替代方式中，系統(tǒng)800中的燃料可含以水制成溶液并以液體泵送進(jìn)燃燒工段814的碳粉。因為將水加入了燃燒工段814;或者以含乙醇的漿體形式從而可防止凍結(jié)，這顯得特別有用。泵送液體是施用燃料的一個方法。盡管存在擔(dān)心燃料如果在水溶液中其能否燃燒的問題，就上述發(fā)電工藝而言，基本上純的氧氣會被壓縮至燃燒工段814，以較高的溫度到達(dá)。水入口處的高溫會使保持燃料的水溶液蒸發(fā)，然后使燃料燃燒。也可配制單糖溶液，將燃料以液體形式注入?？扇菀椎貙⒄崽?、葡萄糖和木糖加入溶液。葡萄糖很容易溶解在水中，并可作為液體溶液代替本專利中討論的所有設(shè)計中的固體，泵送到燃燒工段814。若糖類預(yù)先與水混合，其易燃性會降低，但是有幾種解決這種局限性的方案。首先，進(jìn)入燃燒工段814的氧氣會因壓縮而變熱，其次，可采用諸如加壓甲烷等啟動燃料，使燃燒工段814開始升至高溫，這樣如果水進(jìn)入燃燒工段814，就可以立即使水蒸發(fā)。系統(tǒng)800的熱-電過程有兩種熱量輸入(1)燃料的燃燒，和(2)C02與超氧化物，或C02與超氧化物和過氧化物的混合物，或C02與超氧化物和其它不產(chǎn)生氧氣的吸收劑的混合物反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。這種雙熱源可提高含碳燃料的發(fā)電效率。薄膜840可從提供給二氧化碳捕獲反應(yīng)器822的C02中分離出水。有幾種透水性的薄膜可選。胺類薄膜可用于低溫C02。而且，很多親水薄膜，如醋酸纖維素，也可分離出水。葡萄糖能使水的冰點溫度降低約5攝氏度，但當(dāng)溫度接近冰點時，糖水混合物粘度會升高。甲醇本身或與糖類混合均不會凍結(jié)。此處，系統(tǒng)800也可采用直接注入固態(tài)糖類而不是水溶液，避免凍結(jié)問題。這種固態(tài)燃料可氣動注入。這里，氣動方式的優(yōu)點是，可以更快速地添加固體，使之在注入過程中沒有時間分解；氧氣可作氣動氣體。另一實施方式中，燃料可保持為植物中提取的乙醇和糖類的液體溶液。例如，所用乙醇量可為使燃料溶液保持在冬季溫度條件下流動所需的最小乙醇量。乙醇的每單位碳原子燃燒熱量約為616.9kJ/mo1，而葡萄糖的每摩爾燃燒熱量約為每單位碳原子422.8kJ，因此，乙醇會通過每單位碳原子增加更多焓而有助于該過程的發(fā)電。與葡萄糖水混合物不同，葡萄糖乙醇混合物與高濃度熱氧氣接觸時會燃燒。不過，乙醇需要的氧氣比其生成的C02多，所以二氧化碳捕獲反應(yīng)器822中的產(chǎn)生氧氣的封存材料對于每摩爾C02可產(chǎn)生多于一摩爾的0"封存成碳酸鹽而不是碳酸氫鹽，每摩爾C02產(chǎn)生的氧氣為1.5摩爾。盡管少量乙醇可幫助燃料防凍，但糖類對于特定實施方式的過程仍是極好的燃料，因為每種糖在燃燒中燃燒每摩爾燃料中的碳會消耗約1摩爾氧氣，而對于每摩爾碳，乙醇需要i.5摩爾外來氧氣，汽油需要1.56摩爾氧氣。混合有甲醇的單糖也可用作燃料混合物，因為甲醇有助于單糖流動，且不會在通常的地面溫度時凍結(jié)。原位產(chǎn)生氧氣成了可行的選擇，因為和糖類一樣，此類燃料會向燃燒工段8M引入更多氧氣?？捎脕懋a(chǎn)生氧氣并產(chǎn)生熱量的反應(yīng)見以下化學(xué)式所示。C02+2K02~>K2C03+1.50202/M=1.5/202/C02-1.5C02+Na202~>Na2C03+10202/M=l/202/C02=i式(15)C02+Na202.68Na2C03+1.680202/M=1.68/202/C02=l,68式(16)Na2026g^Na20+1.680202/M=l,68/202/C02=oo&吸熱反應(yīng)2K02+20H~+2e-+2KOH+20202/M=2/202/C02=ooC02+2Na02今Na2C03+0202/M=1.5/202/C02-i.5C02+0.5H20+Na02+HNaC03+0202/M-1/102/C02=1M-K或Na(或Rb、Cs、Li)對于原位產(chǎn)生氧氣和封存，若采用以上反應(yīng)來產(chǎn)生氧氣，與系統(tǒng)800中生成的氧氣相比，希望不會產(chǎn)生過多C02。纖維素二醣、葡萄糖、半纖維素、碳水化合物或碳的燃燒滿足這一要求，這些燃料需要較少的氧氣，而異辛烷和甲烷的燃燒則不然。式n和is的反應(yīng)消耗的氧氣，多于通過上述式的反應(yīng)將co2轉(zhuǎn)化成氧氣所產(chǎn)生的氧氣量。在燃料:空氣的有限范圍內(nèi)，式7的反應(yīng)可與汽油并用。C^o"+i2o2—12co2+nh2oo2/co2=1C6H1206+602—6C02+6H2002/C02=1c+o2—C。202/C02=i式(17)C8H18+12.502—8C02+9H2002/C02=1.56式(18):CH4+202—C02+2H2002/C02=2糖類，如木糖、葡萄糖和纖維素二醣是原位產(chǎn)生氧氣的閉路式發(fā)電工藝的極好的燃料，因其與超氧化物、過氧化物和半過氧化物(Na202.68)混合時，對氧氣的需求和氧氣產(chǎn)生潛力是l:l。從系統(tǒng)800捕獲的C02可通過船運(yùn)、鐵路運(yùn)輸和/或其它方式運(yùn)至永久封存地點?？商盥裉妓猁}或?qū)⑵浼訜幔葬尫臗02并將C02置于某地質(zhì)構(gòu)造中。適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)構(gòu)造包括在存在co2時會反應(yīng)的地下鹽水或地下鹽類。若在二氧化碳捕獲反應(yīng)器822中使用兩摩爾K02和一摩爾K202混合物，以碳酸鹽的形式捕獲C02，那么隨后還可將碳酸鹽轉(zhuǎn)化回C02。使碳酸鉀/氫氧化鉀恢復(fù)到K02+V2K202可使用空氣，但容易伴隨形成NOx(高溫空氣氧化的問題)。以681kJ/C的單糖開始并需要257kJ/C的熱量來將碳酸鹽再生為K02+V2K202的效率為55%的系統(tǒng)過程，可實現(xiàn)凈功率為正并除去C02的過程。燃?xì)廨啓C(jī)816入口溫度越高，發(fā)電過程的總效率就越高，只要有足夠的壓力適應(yīng)利用該溫度所需要的渦輪膨脹即可。伴隨有兩摩爾K02和一摩爾K202的再生以及C02的封存的系統(tǒng)800的全過程，可使凈功率為正，并從大氣中去除C02。從大氣中去除C02能降低大氣中C02的濃度。大氣中C02濃度的降低能扭轉(zhuǎn)全球變暖的趨勢。盡管已列舉并說明了目前視為示例特征的內(nèi)容，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會明白，可作出各種其它修改，可進(jìn)行等效替換，而并不偏離所要求保護(hù)的主題。此外，可作出多種修改來使具體狀況適應(yīng)于所要求保護(hù)的主題的教導(dǎo)，但不偏離本文所述的核心構(gòu)思。因此，旨在說明所要求保護(hù)的主題不限于所揭示的特定實施方式，所要求保護(hù)的主題還包括落入所附權(quán)利要求及其等同方式的范圍內(nèi)的所有方面。8權(quán)利要求1.一種方法，所述方法包括使含有基本上液態(tài)的CO2的流體沉積在與基本上貧化的碳?xì)浠衔飪酉噙B的井眼中；和與所述液態(tài)的CO2在所述井眼內(nèi)膨脹為加壓氣體相響應(yīng)，產(chǎn)生電流。2.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述流體包含加壓氣體，該加壓氣體包含基本上純的co2。3.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述流體基本上包含加壓C02和水的混合物。4.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述基本上液態(tài)的C02來自碳捕獲生物質(zhì)發(fā)電裝置。5.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述產(chǎn)生電流包括，使所述膨脹作用于位于井眼內(nèi)的一個或多個渦輪。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，每個所述渦輪都配有熱交換器，以便下一次氣體膨脹之前，捕獲所述地?zé)帷?.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述貧化的碳?xì)浠衔飪影蛪旱牡叵驴涨弧?.如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述膨脹在存在地?zé)釙r發(fā)生。9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述膨脹最終使減壓C02沉積在所述耐壓的地下空腔中。10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述耐壓的地下空腔的壓力開始上升時，位于所述井眼中的所述一個或多個渦輪逐個被旁通。11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述產(chǎn)生電流包括，通過位于地面上的而井下熱交換器(DHE)在所述井眼中的一個或多個渦輪來施加所述膨脹。12.—種方法，其中，將來自碳捕獲生物質(zhì)發(fā)電裝置的所述C02基本上封存在所述貧化的碳?xì)浠衔飪又校越档偷厍虼髿釩02的濃度。13.—種方法，所述方法包括使基本上包含高壓的C02的流體沉積在與貧化的碳?xì)浠衔飪酉噙B的井眼中；和與所述井眼中作為加壓氣體的加壓co2的階段性膨脹和熱交換相響應(yīng)，產(chǎn)生電流。14.一種設(shè)備，所述設(shè)備包括使包含基本上液態(tài)的C02的流體沉積在與基本上貧化的碳?xì)浠衔飪酉噙B的井眼中的單元；和與所述液態(tài)C02在所述井眼內(nèi)膨脹為加壓氣體相響應(yīng)而產(chǎn)生電流的單元。15.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述流體包含加壓氣體，該加壓氣體包含基本上純的co2。16.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述流體基本上包含加壓C02和水的混合物。17.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述基本上液態(tài)的C02來自碳捕獲生物質(zhì)發(fā)電裝置。18.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述產(chǎn)生電流的單元包含使所述膨脹作用于位于所述井眼中的一個或多個渦輪的單元。19.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，每個所述渦輪都配有熱交換器，以便在下一次氣體膨脹之前，捕獲所述地?zé)帷?0.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述貧化的碳?xì)浠衔飪影蛪旱牡叵驴涨弧?1.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述膨脹最終使減壓C02沉積在所述耐壓的地下空腔中。22.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述膨脹在存在地?zé)釙r發(fā)生。23.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，在所述耐壓的地下空腔的壓力開始上升時，位于所述井眼中的所述一個或多個渦輪逐個被旁通。24.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述產(chǎn)生電流的單元包含通過位于地面上的而井下熱交換器(DHE)在所述井眼中的一個或多個渦輪來施加所述膨脹的單元。25.—種設(shè)備，其中，將來自碳捕獲生物質(zhì)發(fā)電裝置的C02基本上封存在所述貧化的碳?xì)浠衔飪又?，以降低地球大氣co2的濃度。26.—種設(shè)備，所述設(shè)備包括使基本上包含高壓的co2的流體沉積在與貧化的碳?xì)浠衔飪酉噙B的井眼中的單元；和與所述井眼中作為加壓氣體的所述加壓co2的階段性膨脹和熱交換相響應(yīng)而產(chǎn)生電流的單元。27.—種設(shè)備，所述設(shè)備包括一個或多個熱交換器，所述一個或多個熱交換器適用于將熱量傳遞給位于與基本上貧化的碳?xì)浠衔飪酉噙B的井眼中的包含基本上液態(tài)的C02的流體；和一個或多個燃?xì)廨啓C(jī)，所述一個或多個燃?xì)廨啓C(jī)適用于與所述井眼中所述流體的加壓膨脹相響應(yīng)。28.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中，所述一個或多個熱交換器和所述一個或多個燃?xì)廨啓C(jī)被布置為提供所述井眼中作為加壓氣體的所述加壓co2的階段性膨脹和熱交換。29.—種方法，所述方法包括使順磁性氣體和/或磁性氣體吸附在通過施加磁場來輔助的易磁化吸附劑上；移除所述磁場使至少一部分的所述氣體從所述吸附劑上脫附進(jìn)入耐壓的容器的受限空隙空間中，從而使脫附的所述氣體加壓；將加壓的所述氣體引導(dǎo)通過熱源，從而在熱交換器中將加壓的所述氣體加熱；和響應(yīng)于加熱并加壓的所述氣體來驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)。30.如權(quán)利要求29所述的方法，所述方法還包括吸收環(huán)境熱量，從而在所述脫附期間將所述耐壓的容器保持在等溫。31.如權(quán)利要求29所述的方法，所述方法還包括向超導(dǎo)電磁鐵供電，以產(chǎn)生所述磁場。32.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述磁場與固體材料存在永久性聯(lián)系。33.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述熱源包括地?zé)釤嵩础?4.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述地?zé)釤嵩蠢镁聼峤粨Q器(DHE)向所述加壓脫附氣體傳遞熱量。35.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述地?zé)釤嵩蠢靡缘叵掠砍龅臒崴M(jìn)行加熱的地上熱交換器向所述加壓脫附氣體傳遞熱量。36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述涌出的熱水包含來自有意向地下地?zé)釤嵩刺砑拥氖覝匾簯B(tài)水的蒸汽、液態(tài)熱水和/或蒸汽與液態(tài)熱水的混合物。37.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，與所述磁場的消失相響應(yīng)，吸附的所述氣體從所述吸附劑上脫附。38.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，與所述磁場的消失相響應(yīng)的所述脫附誘導(dǎo)熱量從周圍環(huán)境中進(jìn)入所述耐壓的容器。39.—種方法，所述方法包括使順磁性氣體和/或磁性氣體吸附在易磁化吸附劑上，從而形成吸附劑/吸附質(zhì)配對；改變施加至所述吸附劑/吸附質(zhì)配對的磁場，使至少一部分的所述吸附氣體脫附并進(jìn)入耐壓的等溫容器的受限空隙空間中，以對脫附的所述氣體加壓；和將加壓的所述氣體引導(dǎo)通過熱源，從而將加壓的所述氣體加熱；和響應(yīng)于加熱并加壓的所述氣體來驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)。40.—種方法，所述方法包括從等溫系統(tǒng)中排除體力做功，以增加所述系統(tǒng)中的壓力，并誘導(dǎo)熱量進(jìn)入所述系統(tǒng)中；和利用所述壓力產(chǎn)生電能。41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述體力做功包括磁場。42.—種方法，所述方法包括從絕熱系統(tǒng)中排除體力做功，以降低所述系統(tǒng)中的溫度，并誘導(dǎo)所述系統(tǒng)中的氣體脫附；和利用所述降低的溫度對另一系統(tǒng)進(jìn)行制冷。43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述體力做功包括磁場。44.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述制冷不要求使吸附劑接近其居里溫度。45.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述降低的溫度包括大于20°C的下降。46.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述制冷不要求所述吸附劑材料中的一級磁相變。47.—種方法，所述方法包括對絕熱系統(tǒng)改變體力做功，以通過誘導(dǎo)所述系統(tǒng)中的氣體脫附來降低所述系統(tǒng)中的溫度；和使用所述降低的溫度對另一系統(tǒng)進(jìn)行制冷。48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中，所述體力包括超導(dǎo)磁場。49.如權(quán)利要求47所述的方法，其中，所述體力包括永磁體磁場。50.—種方法，所述方法包括向等溫系統(tǒng)中加入體力熱量，以誘導(dǎo)所述系統(tǒng)做功。51.—種方法，所述方法包括從等溫系統(tǒng)中移除體力熱量，以誘導(dǎo)對所述系統(tǒng)做功。52.如權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述體力包括輻射熱。53.—種設(shè)備，所述設(shè)備包括使順磁性氣體和/或磁性氣體吸附在通過施加磁場來輔助的易磁化吸附劑上的單元；移除所述磁場使至少一部分的所述氣體從所述吸附劑上脫附進(jìn)入耐壓的容器的受限空隙空間中從而使脫附的所述氣體加壓的單元；將加壓的所述氣體引導(dǎo)通過熱源從而在熱交換器中將加壓的所述氣體加熱的單元；和響應(yīng)于加熱并加壓的所述氣體來驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)的單元。54.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括吸收環(huán)境熱量從而在所述脫附期間將所述耐壓的容器保持在等溫的單元。55.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備,所述設(shè)備還包括向超導(dǎo)電磁鐵供電，以產(chǎn)生所述磁場。56.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其中，所述磁場與固體材料存在永久性聯(lián)系。57.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其中，所述熱源包括地?zé)釤嵩础?8.如權(quán)利要求57所述的設(shè)備，其中，所述地?zé)釤嵩蠢镁聼峤粨Q器(DHE)向所述加壓脫附氣體傳遞熱量。59.如權(quán)利要求57所述的設(shè)備，其中，所述地?zé)釤嵩蠢靡缘叵掠砍龅臒崴M(jìn)行加熱的地上熱交換器向所述加壓脫附氣體傳遞熱量。60.如權(quán)利要求59所述的設(shè)備，其中，所述涌出的熱水包含來自有意向地下地?zé)釤嵩刺砑拥氖覝匾簯B(tài)水的蒸汽、液態(tài)熱水和/或蒸汽與液態(tài)熱水的混合物。61.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其中，與所述磁場的消失相響應(yīng)，吸附的所述氣體從所述吸附劑上脫附。62.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其中，與所述磁場的消失相響應(yīng)的所述脫附誘導(dǎo)熱量從周圍環(huán)境中進(jìn)入所述耐壓的容器。63.—種設(shè)備，所述設(shè)備包括使順磁性氣體和/或磁性氣體吸附在易磁化吸附劑上從而形成吸附劑/吸附質(zhì)配對的單元；改變施加至所述吸附劑/吸附質(zhì)配對的磁場以使至少一部分的所述吸附氣體脫附并進(jìn)入耐壓的等溫容器的受限空隙空間中從而對脫附的所述氣體加壓的單元；將加壓的所述氣體引導(dǎo)通過熱源從而將加壓的所述氣體加熱的單元；和響應(yīng)于加熱并加壓的所述氣體來驅(qū)動渦輪發(fā)電機(jī)的單元。64.—種設(shè)備，所述設(shè)備包括從等溫系統(tǒng)中排除體力做功以增加所述系統(tǒng)中的壓力并誘導(dǎo)熱量進(jìn)入所述系統(tǒng)的單元；和利用所述壓力產(chǎn)生電能的單元。65.如權(quán)利要求64所述的設(shè)備，其中，所述體力做功包括磁場。66.—種設(shè)備，所述設(shè)備包括從絕熱系統(tǒng)中排除體力做功以降低所述系統(tǒng)中的溫度并誘導(dǎo)所述系統(tǒng)中的氣體脫附的單元；和利用所述降低的溫度對另一系統(tǒng)進(jìn)行制冷的單元。67.—種方法，所述方法包括從地上將一個或多個燃料電池插入到天然地下碳?xì)浠衔飪又?；將所述燃料電池的陽極置于與所述碳?xì)浠衔飪又械奶細(xì)浠衔锍练e物接觸，從而產(chǎn)生電流發(fā)電并放出二氧化碳；和將至少一部分的所述放出的二氧化碳捕獲在所述碳?xì)浠衔飪又小?8.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述碳?xì)浠衔飪踊旧媳３衷谧匀粔毫Α?9.如權(quán)利要求67所述的方法，所述方法還包括在原位將至少一部分的所述碳?xì)浠衔锍练e物基本上脫硫。70.如權(quán)利要求67所述的方法，所述方法還包括在原位降低至少一部分的所述碳?xì)浠衔锍练e物的平均分子量，以降低碳?xì)浠衔镎扯取?1.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述碳?xì)浠衔锍练e物包括天然氣。72.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述碳?xì)浠衔锍练e物包括煤層氣。73.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述碳?xì)浠衔锍练e物包括低硫原油。74.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述碳?xì)浠衔飪映练e在海底下。75.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述捕獲還包括將所述C02以液狀儲存在所述碳?xì)浠衔飪印?6.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述捕獲還包括將所述C02以與水和未回收的碳?xì)浠衔锏囊簯B(tài)混合物形式儲存在所述碳?xì)浠衔飪印?7.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述捕獲還包括將所述C02以與水和未回收的碳?xì)浠衔锏姆抢硐霘怏w混合物形式作為加壓氣體儲存在所述碳?xì)浠衔飪印?8.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述捕獲還包括將所述C02以與水和未回收的碳?xì)浠衔锏姆抢硐牖旌衔镄问阶鳛槌R界流體儲存在所述油氣層。79.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述一個或多個燃料電池中至少一個為固態(tài)氧化物燃料電池(SOFC)。80.如權(quán)利要求79所述的方法，其中，所述SOFC形成為細(xì)長的耐壓管狀。81.如權(quán)利要求79所述的方法，其中，所述SOFC中的至少一個適用于在比所述地下碳?xì)浠衔飪涌涨坏膲毫Φ偷膲毫ο略陉帢O接收空氣。82.如權(quán)利要求67所述的方法，所述方法還包括利用由所述燃料電池產(chǎn)生的熱量來降低所述碳?xì)浠衔锍练e物的粘度。83.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述燃料電池中的至少--個的陰極適用于接收來自地上的空氣并將富氮空氣返至大氣。84.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述燃料電池中的至少一個的陰極適用于以使空氣中的氧氣向該燃料電池的陰極進(jìn)行良好的物質(zhì)傳遞的方法接收所述空氣。85.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述燃料電池中的至少一個的陰極適用于在無陰極排氣的情況下接收基本上純的氧氣。86.如權(quán)利要求79所述的方法，其中，所述SOFC中的至少一個的陰極接收來自岸上管道的基本上純的氧氣并送至海下過程。87.如權(quán)利要求79所述的方法，其中，所述SOFC中的至少一個的陰極從盛裝氧氣且在海下碳?xì)浠衔飪痈浇褂玫募訅喝萜髦薪邮栈旧霞兊难鯕狻?8.如權(quán)利要求67所述的方法，所述方法還包括將所述電流傳輸?shù)降孛嫔稀?9.如權(quán)利要求88所述的方法，所述方法還包括利用所述電流在插入所述燃料電池的附近產(chǎn)生氫氣。90.如權(quán)利要求88所述的方法，所述方法還包括利用所述電流來電解海水從而生成分離的氫氣和氧氣。91.如權(quán)利要求88所述的方法，所述方法還包括利用所述生成的分離氫氣作為燃料，并將所述氧氣返回至所述燃料電池中的至少一個的陰極。92.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述一個或多個燃料電池包括一個或多個熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)。93.如權(quán)利要求92所述的方法，其中，所述MCFC中的至少一個在陰極被投入二氧化碳和氧氣的混合物。94.如權(quán)利要求92所述的方法，其中，所述MCFC中的至少一個被投入壓力低于地下碳?xì)浠衔飪涌涨粔毫Φ亩趸己脱鯕獾幕旌衔铩?5.如權(quán)利要求92所述的方法，其中，所述MCFC中的至少一個被投入壓力高于地下碳?xì)浠衔飪涌涨粔毫Φ亩趸己脱鯕獾幕旌衔铩?6.如權(quán)利要求92所述的方法，其中，所述MCFC中的至少一個包含強(qiáng)化熔融膜，以便在整個膜中承受壓差。97.如權(quán)利要求92所述的方法，其中，所述MCFC中的至少一個在陰極接收來自碳捕獲生物質(zhì)發(fā)電裝置的二氧化碳。98.如權(quán)利要求97所述的方法，所述方法還包括將來自所述碳捕獲生物質(zhì)發(fā)電裝置的所述二氧化碳的至少一部分封存于所述地下碳?xì)浠衔飪?，以便降低地球大氣二氧化碳濃度?9.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述天然碳?xì)浠衔飪影ㄓ幸馓畛溆兴鎏細(xì)浠衔锍练e物的人造地下存儲位置。100.如權(quán)利要求99所述的方法，所述方法還包括通過插入多個SOFC來發(fā)電，并將所產(chǎn)生的二氧化碳和水保留在所述人造地下存儲位置內(nèi)。101.如權(quán)利要求67所述的方法，所述方法還包括將原位酶促、催化和/或細(xì)菌藥劑施加至所述碳?xì)浠衔飪又械乃鎏細(xì)浠衔锍练e物。102.如權(quán)利要求67所述的方法，所述方法還包括將所述電流傳輸至公用電網(wǎng)。103.—種方法，所述方法包括燃燒含碳燃料，以產(chǎn)生燃燒熱和二氧化碳；利用所述燃燒熱來發(fā)電；利用所述C02來使得能夠進(jìn)行產(chǎn)生額外熱量的反應(yīng)；和將所述額外熱量用于幫助增加所述發(fā)電。104.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述反應(yīng)包括所述C02與固態(tài)超氧化物的產(chǎn)生所述額外熱量和基本上純的02的反應(yīng)。105.如權(quán)利要求104所述的方法，其中，所述固態(tài)超氧化物包括K02。106.如權(quán)利要求104所述的方法，其中，所述反應(yīng)以固態(tài)形式捕獲所述co2。107.如權(quán)利要求106所述的方法，其中，所述固態(tài)形式的C02能夠運(yùn)輸。108.如權(quán)利要求104所述的方法，其中，所述燃燒還包括將所述基本上純的02與所述燃料混合。109.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述含碳燃料基本上包括碳水化合物。110.如權(quán)利要求109所述的方法，其中，所述碳水化合物包括單糖。111.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述含碳燃料基本上包括木質(zhì)素。112.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述含碳燃料基本上包括源于生命過程的燃料。113.如權(quán)利要求112所述的方法，其中，所述生命過程包括植物光合作用。114.如權(quán)利要求112所述的方法，其中，所述燃料來自動物以及/或者人類的消化廢物。115.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述將所述額外熱量用于幫助增加所述發(fā)電包括，在所述燃燒之前將所述額外熱量用于所述燃料的汽化。116.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述將所述額外熱量用于幫助增加所述發(fā)電包括，將所述額外熱量用于幫助水/蒸汽能量循環(huán)中加壓水的汽化。117.如權(quán)利要求103所述的方法，其中，所述利用所述C02來使得能夠進(jìn)行產(chǎn)生額外熱量的反應(yīng)包括，將所述C02和氧氣引導(dǎo)至熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)的陰極。118.如權(quán)利要求117所述的方法，其中，所述MCFC的陰極包含固態(tài)超氧化物。119.如權(quán)利要求118所述的方法，其中，所述固態(tài)超氧化物基本上包含K02。120.如權(quán)利要求117所述的方法，其中，所述C02與所述氧氣在所述陰極反應(yīng)形成[C03]2—。121.如權(quán)利要求120所述的方法，其中，所述[C03f在所述MCFC的陰極與所述固態(tài)超氧化物反應(yīng)。122.如權(quán)利要求121所述的方法，在所述陰極發(fā)生的所述反應(yīng)產(chǎn)生電能、熱量和基本上純的氧氣。123.如權(quán)利要求122所述的方法，所述方法還包括將所述基本上純的氧氣與所述燃料混合以進(jìn)行所述燃燒。124.如權(quán)利要求103所述的方法，所述方法還包括以能夠運(yùn)輸?shù)墓虘B(tài)形式捕獲二氧化碳，以進(jìn)行封存。125.如權(quán)利要求124所述的方法，所述方法還包括利用來自非C02發(fā)電系統(tǒng)的熱量使固態(tài)形式的二氧化碳再生為2K02+K202。126.如權(quán)利要求112所述的方法，其中，所述源于生命過程的含碳燃料將自身的碳封存于地下，以降低地球大氣C02的濃度。127.—種發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)包含用于存儲含碳燃料的儲罐；適用于燃燒所述燃料以產(chǎn)生熱量和C02的燃燒工段；響應(yīng)于與所述C02的反應(yīng)而產(chǎn)生額外熱量的反應(yīng)器；禾口響應(yīng)于所述燃燒而發(fā)電的發(fā)電機(jī)，其中，所述額外熱量被用于幫助增加所述發(fā)電。128.如權(quán)利要求127所述的方法，其中，所述發(fā)電機(jī)包含一個或多個燃?xì)廨啓C(jī)。129.—種設(shè)備，所述設(shè)備包括燃燒含碳燃料以產(chǎn)生燃燒熱和二氧化碳的單元；利用所述燃燒熱來發(fā)電的單元；利用所述C02來使得能夠進(jìn)行產(chǎn)生額外熱量的反應(yīng)的單元；和將所述額外熱量用于幫助增加所述發(fā)電的單元。130.—種方法，所述方法包括燃燒碳水化合物燃料，以生成熱量和C02;和利用所述C02來使得能夠進(jìn)行生成基本上純的02的反應(yīng)，其中，所述燃燒包括將所述碳水化合物燃料與所述基本上純的氧氣混合，所述基本上純的氧氣的生成量基本上等于所述燃燒所述碳水化合物燃料消耗的氧氣量。131.如權(quán)利要求130所述的方法，所述方法還包括響應(yīng)于所述熱量來驅(qū)動渦輪發(fā)電。132.如權(quán)利要求130所述的方法，所述方法還包括從所述反應(yīng)產(chǎn)生額外電流。133.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述碳水化合物包含單糖。134.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述反應(yīng)包括在燃料電池中處理所述C02，所述燃料電池包含含有超氧化物的陰極。135.如權(quán)利要求134所述的方法，其中，所述超氧化物包含K02。136.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述生成氧氣的反應(yīng)包括將2K02+K202與所述C02混合。137.如權(quán)利要求136所述的方法，所述方法還包括將由2K02+K202與所述C02生成物的所述混合所產(chǎn)生的額外的過程熱量用于增加熱-電過程中的電能。138.如權(quán)利要求130所述的方法，所述方法還包括利用來自所述反應(yīng)的熱量來產(chǎn)生額外的過程電能。139.如權(quán)利要求138所述的方法，其中，所述利用來自所述反應(yīng)的所述熱量包括，利用所述熱量來幫助在水/蒸汽渦輪能量循環(huán)中產(chǎn)生蒸汽。140.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，該過程僅有的排放物基本上為濕氣。141.如權(quán)利要求139所述的方法，其中，向燃燒工段引入熱水和/或蒸汽，以產(chǎn)生用于蒸汽渦輪發(fā)電過程的較高溫度的蒸汽。142.如權(quán)利要求133所述的方法，所述方法還包括在所述燃燒之前，利用熱蒸汽將固態(tài)單糖轉(zhuǎn)化為CO和H2。143.如權(quán)利要求138所述的方法，其中，生成基本上純的02的反應(yīng)的熱量和所述燃燒的熱量基本上都傳給了發(fā)電系統(tǒng)中所含的加壓水。144.一種方法，所述方法包括通過在地下封存點釋放C02，使生成氧氣且捕獲二氧化碳的物質(zhì)再生。145.—種方法，所述方法包括在不需要氧氣/氮氣分離設(shè)備以分離空氣的情況下，燃燒固態(tài)燃料，如木質(zhì)素。146.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述產(chǎn)生電流包括在固定式發(fā)電裝置產(chǎn)生所述電流。147.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述產(chǎn)生電流包括，在移動式發(fā)電裝置產(chǎn)生所述電流。148.—種發(fā)電系統(tǒng)，所述發(fā)電系統(tǒng)包含用于存儲碳水化合物燃料的儲罐；適用于燃燒所述燃料以產(chǎn)生熱量和C02的燃燒工段；和響應(yīng)于與所述co2的反應(yīng)而生成基本上純的氧氣的反應(yīng)器，其中，所述燃燒工段適用于將所述碳水化合物燃料與所述基本上純的氧氣混合，響應(yīng)于所述反應(yīng)而生成的所述基本上純的氧氣的量基本上等于在所述燃燒工段燃燒所述碳水化合物燃料消耗的氧氣量。149.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述燃燒還包括在較高壓力下燃燒所述碳水化合物燃料，以生成熱量和加壓的C02蒸汽。150.如權(quán)利要求130所述的方法，其中，所述反應(yīng)放熱。151.如權(quán)利要求150所述的方法，其中，由所述燃燒和所述放熱產(chǎn)生的熱量向加壓熱水或蒸汽增加焓。152.如權(quán)利要求130所述的方法，所述方法還包括以固態(tài)形式捕獲所述co2。153.如權(quán)利要求141所述的方法，其中，所述熱水和/或蒸汽被加壓，以產(chǎn)生用于所述蒸汽渦輪發(fā)電過程的加壓蒸汽。154.如權(quán)利要求142所述的方法，所述固態(tài)單糖燃料在所述燃燒工段的壓力下被轉(zhuǎn)化。155.如權(quán)利要求143所述的方法，其中，所述加壓水將伴隨所述生成基本上純的02的反應(yīng)而發(fā)生的放熱反應(yīng)的溫度保持穩(wěn)定。156.如權(quán)利要求144所述的方法，所述方法還包括永久封存所述co2。157.如權(quán)利要求156所述的方法，其中，所述生成氧氣且捕獲二氧化碳的物質(zhì)基本上包含2K02+K202，并且，所述方法還包括，通過無C02排放過程，利用熱量使所述2K02+K202再生。158.—種方法，所述方法包括引發(fā)反應(yīng)，以捕獲從燃料燃燒中釋放的C02;和響應(yīng)于所述反應(yīng)而發(fā)電。159.如權(quán)利要求148所述的系統(tǒng)，其中，所述燃燒工段適用于在較高壓力下燃燒所述燃料以產(chǎn)生加壓C02和蒸汽。160.如權(quán)利要求148所述的系統(tǒng)，其中，與所述C02的所述反應(yīng)放執(zhí)。161.如權(quán)利要求160所述的系統(tǒng)，其中，來自所述燃料燃燒和所述放熱的熱量向加壓熱水和/或蒸汽增加烚。全文摘要本文公開的主題涉及不以有害方式產(chǎn)生二氧化碳和/或除去和/或捕獲另外可能排放到大氣中的二氧化碳的發(fā)電系統(tǒng)和方法。文檔編號F03G7/06GK101636584SQ200780051408公開日2010年1月27日申請日期2007年12月14日優(yōu)先權(quán)日2006年12月16日發(fā)明者克里斯多佛·J·帕皮雷申請人:克里斯多佛·J·帕皮雷