[发明专利]用于二氧化碳分离和提纯的装置

说明书

本发明公开了一种用于二氧化碳分离和提纯的装置，包括可强制流动的电解水系统、二氧化碳吸收装置以及气液分离收集系统；其中，电解水系统包括阴极室、阳极室和用于推动电解液流动的泵，气液分离收集系统包括与阳极室连接的氧气分离收集器、与阴极室连接的氢气分离收集器以及二氧化碳分离收集器；使用时，阴极室产生的碱性电解液在泵的推动下进入二氧化碳吸收装置，吸收来自空气或其它混合气体中的二氧化碳，然后与来自阳极室产生的酸性电解液在二氧化碳分离收集器内发生中和反应，释放出二氧化碳。该装置从空气中分离二氧化碳，过程仅消耗水和电能；产生的氢气和氧气被自然分离，用于产生氢能；本发明可用于地球表面上任何位置的二氧化碳获取。

技术领域

本发明涉及一种分离装置，尤其涉及一种用于空气或混合气体中含有的二氧化碳分离和提纯的装置，属于化工分离技术与装置领域。

背景技术

太阳能必定是未来的主要能源。因此，如何收获和储存太阳能是目前必须关注的问题。现在，基于光伏效应、风能、潮汐能等自然能源的发电技术已完全成熟，但是因为这些自然能巨大的波动特性，对它们的利用却成了严重问题，结果造成了弃风弃光现象的大量存在。为了适应能源消费者对于能源持续稳定性的要求，必须使用和开发基于电化学原理的大规模储能与发电装置，例如，电化学氧化还原过程、二次电池、液流电池、燃料电池等等。

另一方面，工业革命后，人类燃烧了大量的化石燃料，导致了大气中二氧化碳浓度的显著升高。尽管CO₂是否是温室气体有争议，但是已有实验证实大气中CO₂浓度的提高能造成生态系统的改变，并使人类主要食品中锌铁含量降低，进而影响人类身体健康。因此，CO₂在大气中含量升高也是国民经济和社会发展迫切需要解决的问题。

无论如何，除非有替代能源，人类不可能减少燃料的燃烧。因此，降低大气中CO₂含量的方式只能是减少向大气的CO₂排放，或者是设法将空气中的CO₂转化为人类可利用的物质。目前，减排和利用的方法有二：一是将其收集然后封存(carbon capture andsequestration,CCS)于地球深处，二是将其化学转化为某种有用的物质。两种方式都已有广泛地研究。因为物理封存技术存在CO₂重新进入环境而且污染局部环境的问题，将CO₂转化为有用的化工产品是应对二氧化碳减排问题的更好选择。

在化学转化过程中，电化学还原CO₂产生甲酸(所谓太阳燃料之一)是一种很有前景的人工光合过程。因为过程使用的电能可以通过光电、风电、潮汐电装置产生并集中，另一原料水广泛存在，且在电化学氧化过程中产生人类生活必需的氧气；CO₂电化学还原形成的甲酸能在直接甲酸燃料电池中发电，因此也可以用作一种收获和储存太阳能的方法。

要进行CO₂电化学还原就必须有CO₂供应。虽然从化石燃料使用场合能得到高浓度的含CO₂尾气，但是在自然能资源丰富的地方不一定是化石燃料燃烧的地方，气体输送也不方便，因此需要在这些自然能丰富的地方原位收集CO₂。为此，我们进行了相应的研究，形成了本发明技术。

发明内容

发明目的：提供一种基于电解水及其化学效果、二氧化碳溶解特性的二氧化碳分离与提纯装置，用于空气或其它混合气体中二氧化碳的分离和提纯。