CN102630510A - 一种采用太阳能加热的二氧化碳生成系统及生成方法 - Google Patents

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张朝晖
王亮
赵斌
李文洋
李迎春
孙骞
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Abstract

本发明属于清洁能源综合利用技术领域，涉及采用太阳能加热的二氧化碳生成系统，包括气泵、水槽、太阳能电池、石英管、保温绝热层、储气柜；石英管置于保温绝热层内，在石英管里放置有氧化钙颗粒；由气泵将空气注入密闭的水槽中，水槽里液面上方的带有水蒸气的空气被通入石英管的一端，石英管的另一端通过管路与第一和第二阀门分别相连，第一阀门与外界空气相通，第二阀门与储气柜相连通；太阳能电池通过设置在石英管内部的加热丝对石英管加热，生成的二氧化碳流入储气柜。本发明同时提供一种采用上述系统实现的二氧化碳生成方法。本发明在降低空气中二氧化碳温室气体含量的同时，也为蔬菜大棚提供了植物生长的碳肥，避免了环境污染问题。

Description

一种采用太阳能加热的二氧化碳生成系统及生成方法
技术领域
本发明属于清洁能源综合利用领域，涉及一种依靠太阳能加热生成二氧化碳的系统和方法。
背景技术
二氧化碳是造成温室效应的主要气体，对温室效应的贡献占60％以上，捕获电厂和工厂烟囱排放的二氧化碳并不困难，但是完全在排气管和烟道中捕捉其他系统(如汽车、飞机、供暖系统等)排放的二氧化碳是不切实际的，因此人们对从空气中捕获二氧化碳的技术越来越关注，利用太阳能加热生石灰捕集二氧化碳能够满足人们在任何地方捕集二氧化碳的需求，且不会对环境造成污染，具有很好的应用前景。
二氧化碳是蔬菜进行光合作用的主要原料之一，空气中二氧化碳浓度一般为385微升/升左右，远远不能满足蔬菜优质高产的需要。如果把二氧化碳浓度从大气的浓度提高到1000微升/升，植物的光合作用效率可提高1倍以上。因此大棚使用二氧化碳，是保证蔬菜高产优质栽培所不可缺少的重要措施之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够捕集空气中的二氧化碳，减轻温室效应的二氧化碳生成系统和方法。本发明的二氧化碳生成系统和方法，尤其适合为蔬菜大棚提供二氧化碳。技术方案如下：
一种采用太阳能加热的二氧化碳生成系统，包括气泵、水槽、太阳能电池、石英管、保温绝热层、储气柜；石英管置于保温绝热层内，在石英管里放置有氧化钙颗粒；由气泵将空气注入密闭的水槽中，水槽里液面上方的带有水蒸气的空气被通入石英管的一端，石英管的另一端通过管路与第一和第二阀门分别相连，第一阀门与外界空气相通，第二阀门与储气柜相连通；太阳能电池通过设置在石英管内部的加热丝对石英管加热，生成的二氧化碳流入储气柜。
作为优选实施方式，所述的二氧化碳生成系统，其特征在于，在石英管与绝热保温套管之间填充有漂珠。
本发明同时提供一种采用所述的系统实现的二氧化碳生成方法，该方法分为吸收二氧化碳阶段和释放二氧化碳阶段两个阶段，第一阶段的加热温度低于第二阶段的加热温度，在第一阶段，第一阀门打开，第二阀门闭合，对石英管加热，使得二氧化碳与氧化钙反应并被吸附；在第二阶段，第一阀门闭合，第二阀门打开，使得被吸附的二氧化碳被释放出来。
作为优选实施方式，第一阶段加热温度为400～450℃；第二阶段，加热温度为800～900℃；在吸收二氧化碳过程中，空气穿过加热管的流速为0.03m/s。
该工艺流程中，提供给蔬菜大棚的二氧化碳完全来源于空气，既实现了提高蔬菜的光合作用效率，又降低了大气中二氧化碳的含量，而且，石英管吸收和释放二氧化碳过程可重复进行，在降低空气中二氧化碳温室气体含量的同时，也为蔬菜大棚提供了植物生长的碳肥，避免使用市售二氧化碳发生器带来的环境污染问题，是一种节能环保的新方法。
附图说明
图1是本发明的二氧化碳生成系统原理示意图。
图2本发明采用的太阳能加热器示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明：
参见图1和图2，本发明由气泵1、水槽2、太阳能加热器3、储气柜4等几部分组成，其中太阳能加热器由日光跟踪镜(图中未画出)、太阳能电池、石英管10组成。空气先由气泵进入水槽，然后混杂水蒸气的空气进入太阳能加热器；太阳能电池通过缠绕在石英管内壁的电阻丝加热管内填充的氧化钙颗粒11，使之达到吸收和解析二氧化碳所需的温度。通过控制石英管加热温度，可实现二氧化碳的吸收和释放；在石英管外采用绝热保温套管12，内填充隔热性能良好的飞灰漂珠13作为绝热层。释放出的纯净二氧化碳气体被排入储气柜储存；储气柜中的二氧化碳可根据需要送入蔬菜大棚，提高蔬菜的光合作用效率。空气由气泵1经过气体流量计7送入水槽2，气体流速控制在0.03m/s。随后气体进入太阳能加热器3，此时排气阀8处于开启状态，阀9处于关闭状态，在石英管中，先加热至400～450℃，此时二氧化碳与氧化钙反应生成碳酸钙，实现二氧化碳的吸收，在此温度下，保持送入空气30min，使氧化钙吸收二氧化碳达到饱和；随后将气泵1关闭，同时关闭排气阀8，并将加热器加热至800～900℃，在此过程中，碳酸钙受热分解为氧化钙和二氧化碳，待分解完全后(约30min)，将排气阀9打开，将纯净的二氧化碳气体排入储气柜4；储气柜中的二氧化碳气体可以通过气泵5抽送至蔬菜大棚6提供足够的光合作用气体。
本发明的作用机理是，在二氧化碳的吸收过程中二氧化碳与氧化钙反应生成碳酸钙，所进行的反应如下：
Figure BSA00000699345700031
在二氧化碳的释放过程中碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳，所进行的反应如下：
Figure BSA00000699345700033
通过上述的反应过程实现空气中二氧化碳的富集，并利用于大棚蔬菜种植。
该过程中石英管吸收和释放二氧化碳过程可重复进行，在降低空气中二氧化碳温室气体含量的同时，也为蔬菜大棚提供了植物生长的碳肥，避免使用市售二氧化碳发生器带来的环境污染问题。
本发明的石英管与外部的绝热保温套管之间填充有飞灰漂珠作为绝热层，起到了绝缘隔热的作用。

Claims (5)

1.一种采用太阳能加热的二氧化碳生成系统，包括气泵、水槽、太阳能电池、石英管、保温绝热层、储气柜；石英管置于保温绝热层内，在石英管里放置有氧化钙颗粒；由气泵将空气注入密闭的水槽中，水槽里液面上方的带有水蒸气的空气被通入石英管的一端，石英管的另一端通过管路与第一和第二阀门分别相连，第一阀门与外界空气相通，第二阀门与储气柜相连通；太阳能电池通过设置在石英管内部的加热丝对石英管加热，生成的二氧化碳流入储气柜。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳生成系统，其特征在于，在石英管与绝热保温套管之间填充有漂珠。
3.一种采用权利要求1所述的系统实现的二氧化碳生成方法，其特征在于，该方法分为吸收二氧化碳阶段和释放二氧化碳阶段两个阶段，第一阶段的加热温度低于第二阶段的加热温度，在第一阶段，第一阀门打开，第二阀门闭合，对石英管加热，使得二氧化碳与氧化钙反应并被吸附；在第二阶段，第一阀门闭合，第二阀门打开，使得被吸附的二氧化碳被释放出来。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳生成方法，其特征在于，第一阶段加热温度为400～450℃；第二阶段，加热温度为800～900℃。
5.根据权利要求3所述的二氧化碳生成方法，其特征在于，在吸收二氧化碳过程中，空气穿过加热管的流速为0.03m/s。
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