[发明专利]风力补偿太阳能供电的等离子体二氧化碳制氧器

说明书

所属技术领域

本发明专利涉及一种风力补偿太阳能供电的等离子体二氧化碳制氧器的整体结构。

背景技术

目前温室气体特别是二氧化碳的远远超标排放已经产生了严重的全球气候恶化，两极的冰盖已经加快消融，产生了诸如酷暑、严冬、大旱、大涝、暴风雪等极端天气以及海平面上升等严重威胁人类生存的问题。目前全球急需寻求保持碳氮氧生态平衡的良性循环的经济发展模式，用“等离子体二氧化碳分解制氧，还氧于大气”是解决此类问题的高新技术之一。目前已有二氧化碳大量收集技术，但还没有用二氧化碳快速分解制取氧气并还氧于大气的良策。西方和日本正在做二氧化碳制成干冰深埋海底的研究工作，但是却倍受质疑，因为很容易地震引发二氧化碳瞬间大量释放，造成更大的危险。等离子体技术用于二氧化碳分解制氧的关键技术难题是积炭严重而无法连续操作，而且此技术应用本身的较高耗能也是应该权衡利弊的大问题。本发明“风力补偿太阳能供电的等离子体二氧化碳制氧器”正是基于解决如此严峻的人类生存与发展问题并可以破解等离子体二氧化碳分解中的这两项应用难题而提出的。

发明内容

为了避免等离子体二氧化碳分解制氧严重积炭的问题，本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明专利提供一种射流进料的设计技巧，通常等离子体二氧化碳分解产生的碳单质以积炭的形式附着在反应器内壁、放电电极等处，采用二氧化碳工作气体本身射流进料的方式除去二氧化碳分解产生的积炭，可使等离子体二氧化碳放电分解反应连续进行，确保不会因积炭而电极短路，也不会因积炭而管道堵塞。本发明可以选用各种形式和型号的电极：介质阻挡式放电电极，尖端对尖端电极、尖端对平板电极、多尖端对平板电极、多尖端对筒形电极、多尖端旋转电极对筒形电极、螺旋状多尖端旋转电极对筒形电极等，放电电极的尖端从一个直至每平方厘米千万数量级个，电极所用材质包括金属、塑料镀膜等所有导电材料。

为了解决等离子体二氧化碳分解技术本身的较高能耗问题，本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明采用风力驱动发电与太阳能光伏发电系统联合供电系统下的等离子体二氧化碳分解制取氧气或者释放氧气、还氧于大气的大、中、小型发生器，其中包括与等离子体发生器配套的高压电源和反应器。本发明可以用市电作为供电系统，也可以完全以风力和太阳能清洁能源代替市电支撑等离子体二氧化碳分解技术，这是本发明的特征思路，可以圆满解决较高能耗问题，符合可持续发展和低碳经济战略要求。为了解决等离子体二氧化碳一次反应不完全的问题，本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明等离子体二氧化碳分解制取或释放氧气的大、中、小型发生器中采取级联反应器的设计技巧：反应器中二氧化碳射流进料放电反应后，产物连同未完全反应的二氧化碳先进入分离系统，其中的碳单质作为副产品直接回收；臭氧可以在紫外光照射下自然分解为氧气；利用一氧化碳和剩余反应物二氧化碳临界性质相差较大的条件，在加压降温时很容易分离。因此，一氧化碳既可以作为副产品被加压降温分离处理后直接回收；也可以与未反应的二氧化碳被加压后循环进行二次或多次反应，直至全部分解成碳单质和氧气。

附图说明

结合附图对本发明专利说明如下：附图是本发明专利风力补偿太阳能供电的等离子体二氧化碳制氧器整体装置示意图。其中，1是风力补偿太阳能电源并可切换为市电供电系统，2是等离子体发生器的高压电源(可以是直流、低频、高频、微波等)，3是二氧化碳气源，4是二氧化碳初始进料系统，5是二氧化碳等离子体反应器，6是反应器中的放电电极引出接地端，7是气体分离器，8是氧气检测排放系统，9是二次反应循环进料系统，10是加压系统，11是碳单质回收系统，12是冷却系统，13是二氧化碳射流进料系统，14是二氧化碳等离子体反应流出物排气口，15是气体循环系统，16是气体分离器的进料口，17是产物液化分离出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步说明。

如附图所示，标号为1的系统表示本发明采的风力驱动发电与太阳能光伏发电联合供电系统，也可以切换用市电作为供电系统。系统1提供系统2所需的电源，系统2是与等离子体反应器配套的高压电源。系统3是二氧化碳气体源，操作前，先将系统整体按照附图顺序连接，做好一端电极接地，如图中6所示。操作时，先打开通道8，由系统3和4提供二氧化碳气体进行初始进料，使反应器5内充满二氧化碳气体。在系统1和系统2提供高压电条件下进行二氧化碳放电反应，然后关闭初始进料口4，同时打开射流进料口13，射流输入二氧化碳，以连续供气并清除电极和反应器壁上的积炭，此间根据不同的电极形式，可采用适当方向的射流。

反应产物有3方面出口，氧气出口8可检测氧气纯度，放空纯净氧气，截留其它气体返回反应器5或气体分离器7；出口11是纯碳单质；出口14是二氧化碳反应流出物，包括一氧化碳、臭氧和未反应的二氧化碳；反应流出物和氧气放空排气口返回的气体一同进入循环泵15，经入口16被输入气体分离器7；在气体分离器7中，在降温系统12和加压系统10控制临界条件作用下，可使混合气体液化后经出口17分离出来；或者关闭此功能系统，而是改用循环进料系统9，返回反应器进行二次反应，并可以数次循环级联反应，直至二氧化碳完全产生碳单质和氧气，实现还氧于大气并回收利用碳单质的目标。