CN102527310B - 一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置及方法。现有装置条件难控制，方法合成步骤繁琐，条件苛刻，能耗大。本发明装置包括一个或多个球状\管状反应装置，多个球状\管状反应装置串联组成放大氢原子发生器装置。本发明方法在使用装置时，电源电压控制在0.1～100kV，缓冲球自动调节球状反应器内的压力至0.1Mpa～3Mpa，温度控制在0℃～40℃；球状\管状正极电晕极放电激活球状反应器的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应。本发明将捕集到的温室气体二氧化碳通过电化学处理而转化为易贮存、易运输、清洁可再生绿色能源的成分，且方法简单，转化效果好，清洁无污染。
Description
技术领域
本发明属于绿色有机燃料合成技术领域，尤其是一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置及方法。
背景技术
当今全球气候系统的变暖已是无可置疑，IPCC报告认为，过去50年发生的气候变化90%以上是以化石燃料燃烧为主的人类活动造成的。整个国际社会并未在利用CO2为资源上有足够的技术贮备，人们担忧的是能源耗竭对人类造成的影响，世界各国正奋力加紧新技术的开发力度。捕捉、储存、转化和利用CO2的新技术，建立新一代能源体系正引起了科学界的关注，甲烷、甲醇、甲酸、多糖类或氨基酸作为新的能源储存形式，它们具有很大的优势，如甲醇是最简单的液态氧化碳氢化合物，物化性质稳定。比氢气，水煤气，天然气等储存，运输起来更方便，更安全。作为燃料，甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯、碳酸甲酯更清洁，更环保。
目前由二氧化碳制有机燃料的方法有很多，如有利用二氧化碳与氢气按比例混合后，先转化为一氧化碳，再与氢气混合加压经加热、催化生成甲醇(CN 1157281)；有在常压、高空速的条件下使用催化剂催化其反应制甲烷(CN 1107078)有利用以离子液体为导电介质中的电化学反应装置使氢气还原二氧化碳还原生成甲醇等有机化合物(CN 101250711)，有在临界条件下利用紫外激光束分解二氧化碳(US 7807025)。上述方法在一定程度上提出了由二氧化碳制有机燃料的方法，但都存在一些缺陷和不足。化学合成法步骤繁琐，条件苛刻，能耗大。催化法工艺复杂，催化剂昂贵，且易中毒失去其活性。离子液体粘度大，传质慢，转化效率不理想，并且离子液体价格昂贵，很难实现规模化生产。紫外光分解二氧化碳的过程中，临界条件比较难控制，比如需要较高压力（7.38Mpa）。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置包括一个或多个球状反应装置，多个球状反应装置串联组成放大氢原子发生器装置，其中电源分别供电，球状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；所述的球状反应装置包括高压直流电源、第一进气口、第一出气口、第一密闭箱、球状正极电晕极、球状金属网接地极、球状反应器、第一中空金属喷嘴、绝缘支撑棒、第一压力缓冲球；第一密闭箱内设有第一进气口、第一出气口、球状正极电晕极、球状金属网接地极、球状反应器、第一中空金属喷嘴、绝缘支撑棒、第一压力缓冲球，球状反应器内壁上设有球状金属网接地极，球状反应器内设有球状正极电晕极，球状正极电晕极外壁上设有第一中空金属喷嘴，绝缘支撑棒穿过球状反应器、球状金属网接地极与球状正极电晕极相连，绝缘支撑棒上设有第一进气口，球状反应器上设有第一出气口、第一压力缓冲球，高压直流电源的正极穿过绝缘支撑棒与球状正极电晕极相连，高压直流电源的负极穿过第一出气口与球状金属网接地极相连。
所述的第一中空金属喷嘴在球状正极电晕极的表面呈等角度、等间距均布。
另一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置包括一个或多个管状反应装置，多个管状反应装置串联组成放大氢原子发生器装置，其中电源分别供电，管状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；管状反应装置包括高压直流电源、第二进气口、第二出气口、第二密闭箱、管状正极电晕极、管状金属网接地极、管状反应器、第二中空金属喷嘴、第二压力缓冲球；第二密闭箱内设有第二进气口、第二出气口、第二密闭箱、管状正极电晕极、管状金属网接地极、管状反应器、第二中空金属喷嘴、第二压力缓冲球，管状反应器内壁上设有管状金属网接地极，管状反应器内设有管状正极电晕极，管状正极电晕极外壁上设有第二中空金属喷嘴，管状反应器上设有第二进气口、第二出气口、第二压力缓冲球，高压直流电源的正极经第二进气口与管状正极电晕极相连，高压直流电源的负极经第二出气口与管状金属网接地极相连。
所述的第二中空金属喷嘴在管状正极电晕极的径向呈等角度均布，而在轴向等间距或多螺旋结构分布。
一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第一进气口进入球状反应器中，球状反应器各个方向产生等量的自由基或氢原子球状正极电晕极接高压直流电源的正极，球状正极电晕极同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，球状金属网接地极接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在0.1～100kV，第一压力缓冲球自动调节球状反应器内的压力至0.1Mpa～3Mpa，温度控制在0℃～40℃；开始反应后，球状正极电晕极放电激活球状反应器的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第一出气口抽取定量气体生成物用于检测，并从球状反应器取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
另一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第二进气口进入管状反应器中，管状反应器各个方向产生等量的自由基或氢原子，管状正极电晕极接高压直流电源的正极，管状正极电晕极同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，管状金属网接地极接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在0.1～100kV，第二压力缓冲球自动调节球状反应器内的压力至0.1Mpa～3Mpa，温度控制在0℃～40℃；开始反应后，管状正极电晕极放电激活管状反应器的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第二出气口抽取定量气体生成物用于检测，并从管状反应器取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分；通过现有技术检测气体生成物和液体生成物，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
所述的原子源或自由基源气体为氢气、水蒸气或氢气加水蒸气；所述的反应气体为二氧化碳、氮气或二氧化碳加氮气；其中，H2：CO2的体积比为0.1～3.0，H2O：CO2的体积比为0.1～3.0，所述的保护性气体为氢气、氦气、氖气、氮气、二氧化碳或氩气。
本发明的有益效果：
本发明利用氢原子发生器使氢气产生的强还原性氢原子自由基，在常压常温下，将CO2分子中高价态的C还原为低价态的有机分子。从而使CO2以甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯、碳酸甲酯的形式合成有机燃料，能克服上述各方法的不足，电能可以是来自一些非稳定的新能源，如风能、太阳能、潮汐能等。而等离子体氛围的氢原子发生器能耗低，能源利用率高，装置简单、操作方便，绿色无污染。
附图说明
图1是一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置的结构示意图；
图2是另一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置的结构示意图；
图中：高压直流电源1、第一进气口2、第一出气口3、第一密闭箱4、球状正极电晕极5、球状金属网接地极6、球状反应器7、第一中空金属喷嘴8、绝缘支撑棒9、第一压力缓冲球10、第二进气口11、第二出气口12、第二密闭箱13、管状正极电晕极14、管状金属网接地极15、管状反应器16、第二中空金属喷嘴17、第二压力缓冲球18。
具体实施方式
如图1所示，一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置包括一个或多个球状反应装置，多个球状反应装置串联组成放大氢原子发生器装置，其中电源分别供电，球状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；所述的球状反应装置包括高压直流电源1、第一进气口2、第一出气口3、第一密闭箱4、球状正极电晕极5、球状金属网接地极6、球状反应器7、第一中空金属喷嘴8、绝缘支撑棒9、第一压力缓冲球10；第一密闭箱4内设有第一进气口2、第一出气口3、球状正极电晕极5、球状金属网接地极6、球状反应器7、第一中空金属喷嘴8、绝缘支撑棒9、第一压力缓冲球10，球状反应器7内壁上设有球状金属网接地极6，球状反应器7内设有球状正极电晕极5，球状正极电晕极5外壁上设有第一中空金属喷嘴8，绝缘支撑棒9穿过球状反应器7、球状金属网接地极6与球状正极电晕极5相连，绝缘支撑棒9上设有第一进气口2，球状反应器7上设有第一出气口3、第一压力缓冲球10，高压直流电源的正极穿过绝缘支撑棒9与球状正极电晕极5相连，高压直流电源的负极穿过第一出气口3与球状金属网接地极6相连。
所述的第一中空金属喷嘴8在球状正极电晕极5的表面呈等角度、等间距均布。
如图2所示，另一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置包括一个或多个管状反应装置，多个管状反应装置串联组成放大氢原子发生器装置，其中电源分别供电，管状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；管状反应装置包括高压直流电源1、第二进气口11、第二出气口12、第二密闭箱13、管状正极电晕极14、管状金属网接地极15、管状反应器16、第二中空金属喷嘴17、第二压力缓冲球18；第二密闭箱13内设有第二进气口11、第二出气口12、第二密闭箱13、管状正极电晕极14、管状金属网接地极15、管状反应器16、第二中空金属喷嘴17、第二压力缓冲球18，管状反应器16内壁上设有管状金属网接地极15，管状反应器16内设有管状正极电晕极14，管状正极电晕极14外壁上设有第二中空金属喷嘴17，管状反应器16上设有第二进气口11、第二出气口12、第二压力缓冲球18，高压直流电源的正极经第二进气口11与管状正极电晕极14相连，高压直流电源的负极经第二出气口12与管状金属网接地极15相连。
所述的第二中空金属喷嘴17在管状正极电晕极14的径向呈等角度均布，而在轴向等间距或多螺旋结构分布。
一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第一进气口3进入球状反应器7中，球状反应器7各个方向产生等量的自由基或氢原子球状正极电晕极5接高压直流电源的正极，球状正极电晕极5同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，球状金属网接地极6接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在0.1～100kV，第一压力缓冲球10自动调节球状反应器7内的压力至0.1Mpa～3Mpa，温度控制在0℃～40℃；开始反应后，球状正极电晕极5放电激活球状反应器7的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第一出气口3抽取定量气体生成物用于检测，并从球状反应器7取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
另一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第二进气口11进入管状反应器16中，管状反应器各个方向产生等量的自由基或氢原子，管状正极电晕极14接高压直流电源的正极，管状正极电晕极14同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，管状金属网接地极15接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在0.1～100kV，第二压力缓冲球18自动调节球状反应器7内的压力至0.1Mpa～3Mpa，温度控制在0℃～40℃；开始反应后，管状正极电晕极14放电激活管状反应器16的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第二出气口12抽取定量气体生成物用于检测，并从管状反应器16取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分；通过现有技术检测气体生成物和液体生成物，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
所述的原子源或自由基源气体为氢气、水蒸气或氢气加水蒸气；所述的反应气体为二氧化碳、氮气或二氧化碳加氮气；其中，H2：CO2的体积比为0.1～3.0，H2O：CO2的体积比为0.1～3.0，所述的保护性气体为氢气、氦气、氖气、氮气、二氧化碳或氩气。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第一进气口3进入球状反应器7中，球状反应器7各个方向产生等量的自由基或氢原子球状正极电晕极5接高压直流电源的正极，球状正极电晕极5同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，球状金属网接地极6接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在0.1kV，第一压力缓冲球10自动调节球状反应器7内的压力至3Mpa，温度控制在0℃；开始反应后，球状正极电晕极5放电激活球状反应器7的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第一出气口3抽取定量气体生成物用于检测，并从球状反应器7取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
实施例2
一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第一进气口3进入球状反应器7中，球状反应器7各个方向产生等量的自由基或氢原子球状正极电晕极5接高压直流电源的正极，球状正极电晕极5同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，球状金属网接地极6接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在100kV，第一压力缓冲球10自动调节球状反应器7内的压力至0.1Mpa，温度控制在40℃；开始反应后，球状正极电晕极5放电激活球状反应器7的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第一出气口3抽取定量气体生成物用于检测，并从球状反应器7取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
实施例3
一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第一进气口3进入球状反应器7中，球状反应器7各个方向产生等量的自由基或氢原子球状正极电晕极5接高压直流电源的正极，球状正极电晕极5同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，球状金属网接地极6接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在45kV，第一压力缓冲球10自动调节球状反应器7内的压力至1.5Mpa，温度控制在20℃；开始反应后，球状正极电晕极5放电激活球状反应器7的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第一出气口3抽取定量气体生成物用于检测，并从球状反应器7取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
实施例4
另一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第二进气口11进入管状反应器16中，管状反应器各个方向产生等量的自由基或氢原子，管状正极电晕极14接高压直流电源的正极，管状正极电晕极14同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，管状金属网接地极15接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在0.1kV，第二压力缓冲球18自动调节球状反应器7内的压力至0.1Mpa，温度控制在40℃；开始反应后，管状正极电晕极14放电激活管状反应器16的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第二出气口12抽取定量气体生成物用于检测，并从管状反应器16取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分；通过现有技术检测气体生成物和液体生成物，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
实施例5
另一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第二进气口11进入管状反应器16中，管状反应器各个方向产生等量的自由基或氢原子，管状正极电晕极14接高压直流电源的正极，管状正极电晕极14同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，管状金属网接地极15接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在100kV，第二压力缓冲球18自动调节球状反应器7内的压力至3Mpa，温度控制在0℃；开始反应后，管状正极电晕极14放电激活管状反应器16的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第二出气口12抽取定量气体生成物用于检测，并从管状反应器16取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分；通过现有技术检测气体生成物和液体生成物，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
实施例6
另一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第二进气口11进入管状反应器16中，管状反应器各个方向产生等量的自由基或氢原子，管状正极电晕极14接高压直流电源的正极，管状正极电晕极14同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，管状金属网接地极15接高压直流电源的负极；启动高压直流电源提供电源，将电源电压控制在50kV，第二压力缓冲球18自动调节球状反应器7内的压力至2Mpa，温度控制在25℃；开始反应后，管状正极电晕极14放电激活管状反应器16的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第二出气口12抽取定量气体生成物用于检测，并从管状反应器16取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分；通过现有技术检测气体生成物和液体生成物，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
以上几个实施例中：
所述的原子源或自由基源气体为氢气、水蒸气或氢气加水蒸气；所述的反应气体为二氧化碳、氮气或二氧化碳加氮气；其中，H2：CO2的体积比为0.1～3.0，H2O：CO2的体积比为0.1～3.0，所述的保护性气体为氢气、氦气、氖气、氮气、二氧化碳或氩气。
所述的保护性气体可以为氢气，或氦气，或氖气，或氮气，或二氧化碳，或氩气。
实施例以氢气和二氧化碳为反应物进行实验，并在反应产物气态中的物质进行了检测鉴定，实验条件及实验结果如下：在平均电压为40kV的高压直流电源下，初始气体成分只含有二氧化碳和氢气，初始气体从进气口进到直流电晕放电等离子体反应器进行还原反应，此与等离子体的氧化反应本质不同，持续通电反应70h，出气口抽取的气体成分检测结果显示有甲醇生成。
实施例以氢气、氮气和二氧化碳为反应物进行实验，并在反应产物气态中的物质进行了检测鉴定，实验条件及实验结果如下：在平均电压为40kV的高压直流电源下，初始气体成分含有氢气、氮气和二氧化碳，初始气体从进气口进到直流电晕放电等离子体反应器进行还原反应，与等离子体的氧化反应本质不同，持续通电反应70h，出气口抽取的气体成分检测结果显示有氨基酸生成。
实施例以氢气、水蒸气、氮气和二氧化碳为反应物进行实验，并在反应产物气态中的物质进行了检测鉴定，实验条件及实验结果如下：在平均电压为40kV的高压直流电源下，初始气体成分含有氢气、水蒸气、氮气和二氧化碳，初始气体从进气口进到直流电晕放电等离子体反应器进行还原反应，与等离子体的氧化反应本质不同，持续通电反应70h，出气口抽取的气体成分检测结果显示有碳酸甲酯生成。
Claims (4)
1.一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置，其特征在于包括一个或多个球状反应装置，多个球状反应装置串联组成放大氢原子发生器装置，其中电源分别供电，球状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；所述的球状反应装置包括高压直流电源（1）、第一进气口（2）、第一出气口（3）、第一密闭箱（4）、球状正极电晕极（5）、球状金属网接地极（6）、球状反应器（7）、第一中空金属喷嘴（8）、绝缘支撑棒（9）、第一压力缓冲球（10）；第一密闭箱（4）内设有第一进气口（2）、第一出气口（3）、球状正极电晕极（5）、球状金属网接地极（6）、球状反应器（7）、第一中空金属喷嘴（8）、绝缘支撑棒（9）、第一压力缓冲球（10），球状反应器（7）内壁上设有球状金属网接地极（6），球状反应器（7）内设有球状正极电晕极（5），球状正极电晕极（5）外壁上设有第一中空金属喷嘴（8），绝缘支撑棒（9）穿过球状反应器（7）、球状金属网接地极（6）与球状正极电晕极（5）相连，绝缘支撑棒（9）上设有第一进气口（2），球状反应器（7）上设有第一出气口（3）、第一压力缓冲球（10），高压直流电源（1）的正极穿过绝缘支撑棒（9）与球状正极电晕极（5）相连，高压直流电源（1）的负极穿过第一出气口（3）与球状金属网接地极（6）相连。
2.根据权利要求1所述的一种氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的装置，其特征在于所述的第一中空金属喷嘴（8）在球状正极电晕极（5）的表面呈等角度、等间距均布。
3.一种使用如权利要求1所述装置的氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法，其特征在于原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第一进气口（3）进入球状反应器（7）中，球状反应器（7）各个方向产生等量的自由基或氢原子，球状正极电晕极（5）接高压直流电源（1）的正极，球状正极电晕极（5）同轴中心通入自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，球状金属网接地极（6）接高压直流电源（1）的负极；启动高压直流电源（1）提供电源，将电源电压控制在0.1～100kV，第一压力缓冲球（10）自动调节球状反应器（7）内的压力至0.1Mpa～3Mpa，温度控制在0℃～40℃；开始反应后，球状正极电晕极（5）放电激活球状反应器（7）的自由基源物质分子，自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第一出气口（3）抽取定量气态生成物用于检测，并从球状反应器（7）取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
4.根据权利要求3所述氢原子发生器还原二氧化碳制有机燃料的方法，其特征在于：所述的原子源或自由基源气体为氢气、水蒸气或氢气加水蒸气；所述的反应气体为二氧化碳、氮气或二氧化碳加氮气；其中，H2：CO2的体积比为0.1～3.0，H2O：CO2的体积比为0.1～3.0,并且添加保护性气体氦气、氖气或氩气。
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