[发明专利]基于CO2

说明书

本发明提供了一种基于COsubgt;2/subgt;共电解与生物催化的发电与物质联供系统及方法，该系统包括风电或光伏发电系统、水电解池、空气分离装置、氨合成模块、富氧燃烧发电模块、COsubgt;2/subgt;和Hsubgt;2/subgt;O制甲醇共电解池、COsubgt;2/subgt;和Hsubgt;2/subgt;O制甲酸共电解池、生物催化器以及COsubgt;2/subgt;回收模块。本系统利用风能或太阳能产生的绿色低碳电能作为驱动力，有机结合富氧燃烧发电、COsubgt;2/subgt;和Hsubgt;2/subgt;O共电解、甲醇与甲酸经生物催化生成可降解塑料等过程，实现火力发电与COsubgt;2/subgt;碳减排的兼容协同，COsubgt;2/subgt;被有效地资源化利用转化为生物可降解塑料，可显著补贴碳减排成本。同时完成氨、甲醇、甲酸、生物可降解塑料等物质与电能的联合生产，是符合低碳社会发展目标的一种新型物质能源系统。

技术领域

本发明属于能源综合应用技术领域，尤其涉及一种基于CO₂共电解与生物催化的发电与物质联供系统及方法。

背景技术

为减缓温室效应，能源体系正进行绿色低碳转型变革，减少能源系统的二氧化碳排放已成为人类社会共识。二氧化碳的捕集、利用及封存技术(CCUS)在能源体系绿色低碳改革中发挥重要作用，尤其是对于火力发电、水泥、钢铁等能源密集型行业，CCUS技术能很好地与现有设备结合，避免基础设施的大规模重建。

然而，CCUS技术需要新投资，同时运行费用高。例如目前火力发电减碳排放的技术主要为将燃烧后的烟气通过化学吸收或物理吸附方法将其中的二氧化碳吸收分离，但由于烟气中二氧化碳体积分数低，这类捕集系统庞大，分离解析能耗较高(供电效率降低10-15％)。所以，高昂的碳减排成本给火力发电等领域的低碳清洁改革带来很大困难。

CCUS技术可以通过CO₂转化为高附加值原料，来充分利用现代化工高附加值原料的广阔市场来降低碳减排成本。例如，甲酸、甲醇等是重要的化工原材料，具有较高的市场价值，但目前其来源均是化石燃料，从石油中提炼，属于高碳化学工艺，若能探索甲酸、甲醇新的低碳生产方法，对化工行业的碳减排也能起到一定作用。

整体而言，目前二氧化碳的捕集、利用及封存技术成本较高，为火力发电碳减排带来困难。同时现代化工原料(如塑料)生产过程对化石燃料的依赖性强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CO₂共电解与生物催化的发电与物质联供系统及方法，旨在解决现有技术中的二氧化碳的捕集、利用及封存技术成本较高，为火力发电碳减排带来困难，以及现代化工原料生产过程对化石燃料的依赖性强的问题。

本发明是这样实现的，一种基于CO₂共电解与生物催化的发电与物质联供系统，包括风电或光伏发电系统、水电解池、空气分离装置、氨合成模块、富氧燃烧发电模块、CO₂和H₂O制甲醇共电解池、CO₂和H₂O制甲酸共电解池、生物催化器以及CO₂回收模块；

所述风电或光伏发电系统的电能输出端口输出的电能分成4股，分别连接到所述水电解池的电能输入端口、空气分离装置的电能输入端口、CO₂和H₂O制甲醇共电解池的电能输入端口、CO₂和H₂O制甲酸共电解池的电能输入端口；

所述水电解池用于将水进行水电解反应，得到氢气和氧气，其水输入口连接外部水源，其氢气输出端口连接所述氨合成模块的氢气输入端口，其氧气输出端口连接所述富氧燃烧发电模块的氧气输入端口；