【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及直接空氣捕集二氧化碳，具體涉及一種提高co2分壓的co2直接空氣捕集系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、二氧化碳捕集、利用與封存(ccus)技術(shù)對于實現(xiàn)碳中和有重要意義，被認(rèn)為是未來大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經(jīng)濟、最可行的方法；該技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用將有助于在短期內(nèi)大幅削減二氧化碳排放量，有效緩解溫室效應(yīng)。ccus按技術(shù)流程分為捕集、輸送、利用與封存等環(huán)節(jié)，其中，co2捕集是指將co2從工業(yè)、能源活動或大氣中分離出來的過程。
2、目前主要的二氧化碳捕集技術(shù)包括化學(xué)吸收法、物理吸收法、膜分離法和吸附法等：
3、(1)化學(xué)吸收法：利用化學(xué)試劑與二氧化碳反應(yīng)生成鹽類(例如碳酸鹽或碳酸氫鹽)，再通過加熱或減壓將二氧化碳釋放并收集；常用的化學(xué)吸收劑包括胺類物質(zhì)，如乙二胺、甲醇胺等。適用于低濃度二氧化碳環(huán)境，如燃煤電廠、水泥廠和鋼鐵廠的煙氣處理。化學(xué)吸收法存在捕集工藝能耗大、吸收劑循環(huán)效率低、co2回收成本高、co2捕集設(shè)備龐大，操作的彈性小等問題。
4、(2)物理吸收法：在加壓條件下用有機溶劑對酸性氣體進(jìn)行吸收來分離脫除酸氣成分。溶劑的再生通過降壓實現(xiàn)，所需再生能量相對較少；物理吸收法適用于氣體中co2濃度較高時的co2分離，如igcc中的co2分離；它在較高的操作壓力下進(jìn)行，不適用于尾氣中co2的分離。
5、(3)膜分離法：膜分離法利用特定材料制成的薄膜對不同氣體滲透率的不同來分離氣體。膜材料分為有機高分子膜及無機膜兩種；適用于需要高純度二氧化碳的場合；其缺點是現(xiàn)有膜材料的c
6、(4)吸附法：是通過吸附體在一定條件下對co2進(jìn)行選擇性吸附，而后通過恢復(fù)條件將co2解吸，從而達(dá)到分離co2的目的。常用的吸附劑有：天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠、“分子籃”吸附劑、鏗化合物吸附劑、碳基吸附劑等。吸附法分離co2的主要缺點是：分離率較低；具有較高co2選擇性的吸附劑較少；用于電力行業(yè)時，吸附法存在成本過高的問題。
7、直接空氣捕集(direct?air?capture，dac)是一種能夠從大氣中捕集二氧化碳的技術(shù)，是一種重要的ccus技術(shù)，也是一種不可或缺的負(fù)排放技術(shù)。目前已有報道的co2直接空氣捕集技術(shù)包括：固體吸附法和溶液吸附法。固體吸附法是一種能夠在常溫常壓條件下有效吸附空氣中二氧化碳的方法，具有吸附效率高、材料穩(wěn)定性好、運行成本低等優(yōu)點。但是固體吸附法具有吸附容量有限、再生過程復(fù)雜和設(shè)備成本高的缺點。溶液吸收法中主要使用堿性氫氧化物溶液(如naoh、koh和ca(oh)2)進(jìn)行空氣脫碳實踐。這些溶液具有強二氧化碳結(jié)合力、較低的揮發(fā)性以及相對成熟的工藝，使其成為空氣捕集吸收劑的主要選擇。但是堿液吸收法具有對設(shè)備材料具有較強的腐蝕性的缺點，特別是長期運行過程中，腐蝕問題會顯著增加設(shè)備維護(hù)和更換的成本。而目前在煙氣捕集co2中，最常用的方法為胺溶液吸收法，因為胺溶液吸收法具有：高吸收效率、高反應(yīng)速度和再生能力強的優(yōu)點，但是由于空氣中co2的分壓較低，胺液吸收法運用在直接空氣捕集，則會發(fā)生由于需要處理大量空氣而導(dǎo)致化學(xué)溶劑蒸發(fā)損失的問題。現(xiàn)有技術(shù)中，在使用胺溶液對co2進(jìn)行直接空氣捕集時，空氣中co2的占比僅為0.04％，使得在捕集過程中胺溶液的吸收效率以及利用程度并不高。并且，在解吸富液時，在傳統(tǒng)的富液解吸方法中，需要向系統(tǒng)輸入大量的能量進(jìn)行解吸，這增加了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟成本。
8、微生物燃料電池(microbial?fuel?cell，mfc)是一種利用微生物將有機物中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。其基本工作原理是：在陽極室厭氧環(huán)境下，有機物在微生物作用下分解并釋放出電子和質(zhì)子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進(jìn)行有效傳遞，并通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜傳遞到陰極，氧化劑(一般為氧氣)在陰極得到電子被還原與質(zhì)子結(jié)合成水。根據(jù)電子傳遞方式進(jìn)行分類，微生物燃料電池可分為直接的和間接的微生物燃料電池。所謂直接的是指燃料在電極上氧化的同時，電子直接從燃料分子轉(zhuǎn)移到電極，再由生物催化劑直接催化電極表面的反應(yīng)，這種反應(yīng)在化學(xué)中成為氧化還原反應(yīng)；如果燃料是在電解液中或其它處所反應(yīng)，電子通過氧化還原介體傳遞到電極上的電池就稱為間接微生物燃料電池。根據(jù)電池中是否需要添加電子傳遞介體又可分為有介體和無介體微生物燃料電池。微生物燃料電池通常包括質(zhì)子交換膜、陽極、陰極、陽極室、陰極室、導(dǎo)線、外電路，中的外電路是指電源外部的電流路徑，即電流從電源正極出發(fā)，經(jīng)過導(dǎo)線、負(fù)載等元件，最后回到電源負(fù)極的路徑。外電路通常由導(dǎo)線、開關(guān)、負(fù)載等組成，它是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量的場所。
9、目前還未見將微生物燃料電池與二氧化碳直接空氣捕集結(jié)合的相關(guān)報道。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是針對上述問題，提供一種提高co2分壓的co2直接空氣捕集系統(tǒng)及方法。
2、本專利技術(shù)為了實現(xiàn)其目的，采用的技術(shù)方案是：
3、本專利技術(shù)的第一方面提供一種提高co2分壓的co2直接空氣捕集系統(tǒng)，包括第一氣泵、第二氣泵、微生物燃料電池裝置、co2捕集裝置、富液解吸單元和co2儲存單元；
4、所述微生物燃料電池裝置包括反應(yīng)器箱體、質(zhì)子交換膜、導(dǎo)線和外電路；所述質(zhì)子交換膜豎直設(shè)置在所述反應(yīng)器箱體內(nèi)，將反應(yīng)器箱體內(nèi)部隔成陽極室和陰極室，所述陽極室內(nèi)設(shè)置有陽極，所述陰極室內(nèi)設(shè)置有陰極，所述導(dǎo)線的兩端分別連接陽極和陰極，所述外電路設(shè)置在反應(yīng)器箱體的外部與導(dǎo)線連接；所述第一氣泵設(shè)置在微生物燃料電池裝置外，與陰極室通過進(jìn)氣管連接，將環(huán)境空氣泵入陰極室中；反應(yīng)器箱體外設(shè)置有包裹反應(yīng)器箱體的夾套，陽極室和上設(shè)置有出氣口；陰極室上設(shè)置有進(jìn)氣口和出氣口；
5、所述co2捕集裝置為密閉的箱體，co2捕集裝置上設(shè)置有進(jìn)液口、出液口、進(jìn)氣口、出氣口；微生物燃料電池裝置的陰極室的出氣口與co2捕集裝置的進(jìn)氣口通過管道連接，并在所述管道上設(shè)置所述第二氣泵；
6、所述富液解吸單元包括電池余熱加熱裝置和電加熱解吸器，所述電池余熱加熱裝置為設(shè)置在反應(yīng)器箱體外的所述夾套，夾套上設(shè)置有進(jìn)液口和出液口，夾套的進(jìn)液口與co2捕集裝置的出液口通過管道連接，夾套用于流通吸收了co2后的富液；所述電加熱解吸器的主體為電加熱器，夾套的出液口與所述電加熱器的進(jìn)液口之間通過管道連接，將夾套中的富液輸入電加熱器中；電加熱器與微生物燃料電池裝置的外電路電連接獲得電能進(jìn)行加熱；在電加熱解吸器的主體上設(shè)置有出氣口；電加熱器的出液口與co2捕集裝置的進(jìn)液口通過管道連接；
7、所述co2儲存單元包括co2壓縮機和co2儲存器；電加熱解吸器的出氣口、陽極室的出氣口均與所述co2壓縮機通過管道連接，co2壓縮機和co2儲存器之間通過管道連接。
8、優(yōu)選地，所述co2捕集裝置3的進(jìn)液口上還連接補液管，用于從外部補入新的吸收液。
9、優(yōu)選地，所述c本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種提高CO2分壓的CO2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：包括第一氣泵、第二氣泵、微生物燃料電池裝置、CO2捕集裝置、富液解吸單元和CO2儲存單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高CO2分壓的CO2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：所述CO2捕集裝置3的進(jìn)液口上還連接補液管，用于從外部補入新的吸收液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高CO2分壓的CO2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：所述CO2捕集裝置中盛裝有吸收液，所述吸收液選自單一胺吸收液、混合胺吸收液以及離子溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高CO2分壓的CO2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：所述單一胺吸收液選自單乙醇胺MEA、二乙醇胺DEA、甲基二乙醇胺MDEA。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高CO2分壓的CO2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：所述的所有管道上均設(shè)置有開關(guān)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高CO2分壓的CO2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：用于流通液體的管道上均設(shè)置有水泵，用于調(diào)節(jié)流量和流速。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高CO2分壓的CO2直接空氣捕集系統(tǒng)
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高CO2分壓的CO2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：所述陰極室中設(shè)置有氧氣傳感器，用于監(jiān)測陰極室中的氧氣濃度。
9.一種提高CO2分壓的CO2直接空氣捕集方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至8任一項所的系統(tǒng)捕集，包括如下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于：步驟1中所述含有有機物的水為含有糖類、脂肪、蛋白質(zhì)的有機廢水。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高co2分壓的co2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：包括第一氣泵、第二氣泵、微生物燃料電池裝置、co2捕集裝置、富液解吸單元和co2儲存單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高co2分壓的co2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：所述co2捕集裝置3的進(jìn)液口上還連接補液管，用于從外部補入新的吸收液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高co2分壓的co2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：所述co2捕集裝置中盛裝有吸收液，所述吸收液選自單一胺吸收液、混合胺吸收液以及離子溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高co2分壓的co2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：所述單一胺吸收液選自單乙醇胺mea、二乙醇胺dea、甲基二乙醇胺mdea。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高co2分壓的co2直接空氣捕集系統(tǒng)，其特征在于：所述的所有管道上均...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何嘉誠，伍思敏，呂英豪，陳穎，
申請(專利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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