CN104289082A - 分解二氧化碳减少地球温室气体的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种分解二氧化碳减少地球温室气体的方法及装置，是一种能将二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的装置，包括：双回路燃料电池；氢气储存槽设于双回路燃料电池的外侧;二氧化碳储存槽设于双回路燃料电池的外侧;电源供应器设于双回路燃料电池的外侧;震荡抖落器固定于二氧化碳反应电极上方的壳体上;电子负载器设于双回路燃料电池的外侧;静电产生器设于双回路燃料电池的外侧;排水管设于双回路燃料电池氢氧反应电极的下方;碳粉末取卸口设于二氧化碳反应区壳体下方的一侧。本发明兼有燃料电池的发电功能，让解离二氧化碳过程的能耗量降至最低，回收高纯度的非晶碳分子结构物，具备减少温室气体的环保实用价值。

Description

分解二氧化碳减少地球温室气体的方法及装置

技术领域

本发明针对地球大气中二氧化碳持续增量的现况提出有效的解决对策。科学家2013年5月10日宣布，大气中的二氧化碳含量9日冲上人类史新高，且完全是人为使然，必须尽快开始降低。设于夏威夷的温室效应气体监测站于2013年5月9日测得大气中的二氧化碳含量达到400ppm。而加州圣地亚哥更测到400.08ppm。夏威夷监测站由美国「国家海洋/大气署」管理，该署的资深科学家坦斯说「我们今天看到的情况100％是人类作为使然。」燃烧化石燃料，抽取原油制造汽油，导致空气中的人为二氧化碳巨量增加。坦斯指出，冰河纪末，二氧化碳经过7,000年才达到80ppm。使用化石燃料的结果，仅仅55年就达到这个数字。根据研究，二氧化碳浓度上次达到400ppm的水平大约是在200万年前(更新世)，当时地球气温较高，冰层较少，格陵兰有森林，海平面比现在高约10～20公尺。也有专家说，地球已经超过大约300～500万年、甚至1,000万年未出现这么高的二氧化碳浓度。400ppm是人类史新高，这一点毫无疑问，因为最早的「现代人类」大约是在20万年前才现身非洲。宾州大学气候学家麦可曼表示，改变的速度是一个大患：二氧化碳含量，如果是在几千年或几百万年之间上升100ppm，植物和动物还能适应，但他们可能无法适应现在这样的增加速度。工业时代以前测得的数据大约是280ppm左右。1958年开始监测时，大气二氧化碳的含量约315ppm。现在每年大约持续增加2ppm，速度是冰河时期的一百倍，而且可能继续往上冲，到本世纪末可能飙到接近800ppm。科学家表示，除非赶快行动，否则地球暖化的速度在本世纪将会超过这个星球及其生物所能承受的2℃以上。伦敦政经学院大气变迁/环境研究所主管华德表示「我们正在制造史前大气的情况，人类社会面对可能引发灾难的巨大风险。只有紧急减少温室气体气排放，才能降低二氧化碳的含量，避免气候回到史前状况的严重后果。」根据最新数据，2011年，全球平均每秒排放109万公斤二氧化碳进入空气，年总量是382亿吨。(资料撷自2013/5/11日联合新闻网/作者：彭淮栋)

本发明解离二氧化碳的方法，利用(Ag^M)材料的特性，吸附由二氧化碳解离而出的离子碳(C⁴⁺)，使该离子碳(C⁴⁺)成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，并让同一时间游离而出的氧分子(O₂)，渗透至氢氧反应电极与质子(H⁺)产生交互作用还原为水(H₂O)。并在连续反应接近饱和时，进行第二阶段的还原反应，释出由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳还原的非晶碳分子结构物，然后等待重新进行另一个循环的解离与回收程序，本发明利用(Ag^M)材料所具备的良好电传导性、良好氧穿透性、良好的静电吸附性及易于弯折加工的可绕折性，而(Ag^M)材料本身有不受紫外光频率范围内的光量子激发而产生量子穿隧效应的特性；使本发明能一举破解二氧化碳″碳--氧″间化学键结牢不可破的迷失。利用分阶段反应的程序，进行二氧化碳的解离与回收工程，创造出这个全球首创的二氧化碳解离与回收装置，本发明除了能够解离二氧化碳，使二氧化碳能被还原为碳(C)以利回收并排出水(H₂O)外，兼有燃料电池的发电功能，可让解离二氧化碳过程的能耗量降至最低，更可回收高纯度的非晶碳分子结构物，具备减少温室气体的环保实用价值与产业利用性。

本发明实施例(Ag^M)材料的制程之一，是在一张孔隙(孔洞)约300μm的高密度编织铜网上，以电镀加工法，镀上一层纯银的电镀膜，使该纯银镀膜完全覆盖及填满铜网上的每一个交织经纬缝隙。一方面可以防止编织网经纬交接处发生位移现象；另一方面，则让电镀后的镀银铜网外表，呈现出一种多孔性的银箔外观，且在微观尺度下，表面布满凹凸有致的光滑接触面，使该(Ag^M)材料拥有极大的催化面积，能以静电作用力暂时吸附解离后的离子碳(C⁴⁺)。而该电镀后的(Ag^M)材料，在其凹凸光滑的结构表面，分布有电镀后未填满的孔洞，以利游离的氧分子能藉此孔洞透过绝缘膜，渗透至氢氧反应电极与质子发生反应，生成水。该(Ag^M)材料的孔径约在150μm.～200μm.间，即本发明(Ag^M)材料的特征。

本发明实施例制程之二，是将前开(Ag^M)材料弯折成波浪状，一方面可以增加材料的机械强度，另一方面，则可在有限的反应空间中，置入更多(Ag^M)材料，可以有效增加该(Ag^M)材料与离子碳(C⁴⁺)发生交互作用的接触表面积。首先，选取长、宽适合本发明解离二氧化碳方法的(Ag^M)材料一片，将该片(Ag^M)材料依相等长度之间距反复弯折，使弯折后的制成品呈现为折扇形的结构物，便成为本发明二氧化碳反应电极的极板，作为使二氧化碳催化、解离、吸附及电子传导的四接点场域。

背景技术

过去虽有技术与方法可以暂时将二氧化碳吸附并局限于特定材质中，例如氢氧化钠(NaOH)，两者的反应方程式为：NaOH+CO₂→NaHCO₃；但其化学作用有局限性，当氢氧化钠材质吸附二氧化碳达饱和时，所有的反应即已无以为继，如同当年美国宇宙飞船阿波罗13号所曾经面对的状况，因此使用特定吸附材料，虽可有限度的处理二氧化碳浓度太高的紧急状况，但对于大量温室气体二氧化碳减量的工程，并无实用价值；最近亦有人试图应用″蓝绿菌″(cyanobacteria)光合作用的能力，来对付工厂所排放的高浓度二氧化碳，但蓝绿菌受阳光、温度、及光合作用效率的限制，以及需要占用大量的土地面积，而有实施上的瓶颈，亦非温室气体减量工程的优良方法。

另外，日本东洋大学于2005年提出一个二氧化碳的解离方法和碳颗粒结构体的形成方法，即中国发明专利ZL200580017005.4号，仅达成实验室理论验证的阶段，缺少实用价质。前开解离二氧化碳的技术，仅证明二氧化碳的化学键结，确实可以被光量子打断而留下碳颗粒结构体，但该专利潜藏有无法连续实施的技术瓶颈与瑕疵，因为该发明专利技术，是将二氧化碳气体局限在密度为466kg/m³、压力在7.38MPa，以及温度维持在304.2°K的容器中反应。该技术若经连续反应，局限于该密闭容器内的二氧化碳分子，其″碳--氧″间的化学键结经光量子撞击断裂后，必然释放出4个自由电子(4e^-)以及2个氧分子(O₂)，若无后续处理机制配合，例如本发明所独创的双回路燃料电池系统，利用质子(H⁺)与氧分子(O₂)结合成为水(H₂O)的代偿机制，进而有效回收4个自由电子(4e^-)的纯能量，将面临因过热致使反应无以为继的窘境。基于自由电子是纯能量，在能量守恒的定律下，东洋大学用来切断″碳--氧″间电子键结所使用的(uv)紫外激光亦是能量源；因此，(uv)紫外激光的净能量，加上解离每个二氧化碳会释出4个自由电子(4e^-)的纯能量，无论有效或无效，两者相加之后，均将以废热的型态来表现能量守恒，并累积于该密闭容器的有限空间中，则该密闭容器的温度与压力，在长时间反应下，均将骤升至危险的程度。再者，该技术实施的过程，未持续输入二氧化碳及排出氧气，因此，容器内的二氧化碳浓度势将持续降低，而氧的浓度则相对升高，解离二氧化碳的效率则递减，直至解离作用无效为止。本发明将解离二氧化碳过程中的4个自由电子(4e^-)能量，透过独创双回路燃料电池的两组起电极板，进行电能的回收再利用，进而让由二氧化碳反应电极解离的氧分子(O₂)能与来自于氢催化电极的质子(H⁺)进行互补性的化学消费，反应生成水(H₂O)不致累积，完全克服东洋大学专利无法连续实施的技术瓶颈。又因为本发明巧妙的利用独创的双回路燃料电池系统，将解离每个二氧化碳跃迁而出的4个自由电子(4e^-)的纯能量回收再利用，且进一步应用本发明独创的(Ag^M)材料，作为二氧化碳反应电极的催化极板，强迫解离而出的离子碳(C⁴⁺)以静电作用力，附着于(Ag^M)材料的表面成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，以利后续碳回收之用，一举达成解离二氧化碳并回收非晶碳分子结构物及电能的效果，真正达成减少全球温室气体二氧化碳的目的，本发明克服了日本东洋大学专利，为减少温室气体，以耗电的雷射激光解离二氧化碳，却反而导致发电厂排放更多二氧化碳的矛盾现象。日本东洋大学的专利，深究之下，比较像是实验室为了证明二氧化碳能被解离而去解离二氧化碳的实验性质，缺少实用价值。

续前，日本东洋大学专利虽证明(uv)紫外激光可以解离二氧化碳，但该(uv)紫外激光所消耗的大量电力，必将大幅增加火力发电厂的二氧化碳排放量，而(uv)紫外激光所能解离的二氧化碳数量极为有限，显然(uv)紫外雷射激光消耗电力所增加的二氧化碳排放量，远多于该装置所能解离或同收的二氧化碳数量。也因此，日本东洋大学的专利方法，并没有具备减少温室气体二氧化碳的实用价值。况且日本东洋大学专利实施例所使用的能量光源，仅局限于倍频的(uv)紫外激光，即波长355nm(3倍频)、波长266nm(4倍频)，或准分子激光波长248nm等，重点是，该解离二氧化碳的实施方法，没有类似本发明所专有，用来吸附离子碳(C⁴⁺)使之成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的设计，仅让解离后的碳分子依附在特定金属物的表面，利用被依附金属物巨大质量所具备的能量空间(熵)来吸纳自由电子的纯能量。换言之，日本东洋大学专利欠缺消费自由电子纯能量的设计，忽略了能量需守恒的基本物理机制。该专利更欠缺有效将暂时处于游离状态的氧分子(O₂)抽离的设计，抽离氧分子(O₂)是确保氧不会重新与离子碳(C⁴⁺)发生键结的防免机制。而且该专利亦欠缺本发明所独创的双回路燃料电池电能回收系统；本发明双回路燃料电池系统的功用，是用来强迫因失去键结电子，暂时处于游离状态的氧分子(O₂)，能与来自于氢触媒催化电极所解离出来的质子(H⁺)，产生全新的稳固键结成为水(H₂O)。本发明自反应源头，即已断绝氧分子(O₂)与离子碳(C⁴⁺)重新发生键结的可能性，能让每一个二氧化碳分子所释放的4个自由电子(4e^-)，不会以无效的热能来达成能量守恒。职是之故，日本东洋大学利用倍频激光束的集中高能量，强迫一小部分还原的碳颗粒，依附在有限种类的金属板的表面，仅只验证了二氧化碳确实属于可解离的物质而已，完全没有产业的利用价值。无法类似本发明，利用可以涵盖整个反应空间的漫(散)射型(uv)紫外光源，最大量化的激发整个反应空间的二氧化碳的电子键结，使键结电子因激发、穿隧而达成解离碳及氧键结的目的。也因此，本发明不受倍频光波波长的限制，可自由运用(uv)紫外光频谱的全频域，极大化光量子的来源，也极大化光粒子与二氧化碳分子交互作用的机率，例如电弧放电所产生的高能光粒子，或钨丝放电激发汞蒸气所放射的(uv)紫外光量子，均可应用自如，不限定必须使用仅能照射极小范围的倍频雷射激光光束，均能有效切断二氧化碳″碳--氧″间的键结，达到解离二氧化碳的目的，能源效率极高，成本更低，实具突破性的创新与节能减碳的效果，确实远远超越日本东洋大学纯属实验室内验证理论的简单设计；本发明的进步性，确实显而易见。

本发明的进步性之一，即在于透过独创的双回路燃料电池系统，能有效解决能量与动量在光粒子催化解离二氧化碳前后须守恒的废热困扰，兼能回收电能；相较于日本东洋大学在解离″碳--氧″键结时，对于能量守恒所产生的废热毫无解决对策，相较之下，当然具有极大的进步性。再者，光量子不仅有能量，而且有动量；其动量的方向即是电磁波的前进方向，而动量，等于普郎克常数除以电磁波的波长。本发明即利用能量守恒原理，让二氧化碳受到光量子撞击所释出的4个自由电子(4e^-)，透过双回路燃料电池的回路之一，将电能回收利用，避免跃迁释出的4个自由电子(4e^-)成为无效的热能，让解离二氧化碳的反应程序得以连续实施，不致因过热而中断。

本发明的进步性之二，在于首创将惰性气体二氧化碳转化成双回路燃料电池的燃料来源之一；本发明将原本不可能成为传统燃料电池起电物质的惰性气体二氧化碳，利用独创的第二个起电互补回路，完成电子电洞的填补机制，使惰性气体二氧化碳(CO₂)摇身一变，成为燃料电池的起电物质之一，完全颠覆传统筛选燃料电池起电物质的经验法则，也冲击学术界对惰性气体二氧化碳根深蒂固的认知。仅瞻本发明将原本不可燃的惰性气体二氧化碳，利用(uv)紫外光的量子效应，打断其碳与氧之间的强固键结，再应用电子代偿机制，成功将由二氧化碳(CO₂)解离而出的氧分子(O₂)，转移成氢与氧的代偿性键结，使之成为水(H₂O)，亦即使原本不可燃性的惰性气体二氧化碳，因为电子跃迁释出氧的机制，变身为燃料电池的起电燃料，这绝对是自既有理论中作出的创新与突破，已然直接挑战熟悉燃料电池技术领域中具有通常知识者的想象极限；因此，本发明的设计原理以及技术架构，确实已经大幅超越日本东洋大学先前CN1956917A及JP6-68854A的技术领域。况且，已知文献，查无将不可燃的惰性气体二氧化碳引为燃料电池起电物质的前例，亦未见有将二氧化碳当作可燃物质加以应用的突破性创新构思，顶多是将惰性气体二氧化碳用于「止燃」的灭火器用途而已；仅此一端，已然违逆传统物理及化学界对于二氧化碳的认知与想象，自不应归类于燃料电池现有技术的范畴；由上述说明，有效证明本发明的进步性与创新性非常明确。

本发明既可有效应用(uv)紫外光频谱的全域，例如电弧放电所产生涵盖整个紫外光频谱的高能光粒子，也可以利用传统钨丝放电激发汞蒸气震荡的紫外灯，不限定使用倍频的雷射光，因此能量光源的取得、操作以及维护成本均极为可靠与低廉。基于电弧放电的炙热光源，其输出频率及光粒子密度均高，可用于回收大系统所产生的二氧化碳排放量，例如火力发电厂、炼钢厂、水泥厂、石化炼制厂、垃圾焚化厂等处所，可以有效回收经静电除尘、水洗的高浓度二氧化碳，使原本需要支付二氧化碳排放税的产业节省税负支出。而传统钨丝放电激发汞蒸气震荡的紫外灯，则适用于近接反应的小系统中，例如潜水艇、太空站、宇宙飞船等处所，可解决特殊环境内二氧化碳累积或中毒的风险。本发明对(uv)紫外光的应用，无须考虑聚光与否，只要是频率分布在100nm～400nm范围内的(uv)紫外光，都可以随机激发反应室空间中二氧化碳″碳--氧″间的电子键结，达到暂时使二氧化碳分子中碳与氧键结解离的效果，以利游离而出的氧分子(O₂)，能顺利渗透至氢氧反应电极与质子(H⁺)反应合成水(H₂O)，并使离子碳(C⁴⁺)处于孤立状态，而离子碳(C⁴⁺)则因失去4个自由电子(4e^-)被迫以静电作用力依附在(Ag^M)材料的表面成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，最后得以被回收而达成减少地球温室气体的主要目的。本发明除了有以上多项产业上的利用价值外，更重要的任务，在于宣告人类终于可以开始处理百年来不断制造与累积浓度高达400ppm的温室气体，使大气中二氧化碳浓度增加的速度趋缓，甚至开始减量；改善近代全世界都面临的气候变迁与极端天候的挑战及困境，本发明是除了植物光合作用的天然机制以外，最能直接使全球二氧化碳减量的方法。本发明可直接应用在例如火力发电厂、炼钢厂、水泥厂、石化炼制厂、垃圾焚化厂等处所，也能装置在潜水艇、太空站、宇宙飞船等等的交通工具上，而上天(太空)、下海(深海)，将是人类未来极为重要的探索疆域。本发明将提供人类未来上天、下海探索过程中，一个维系生命安全的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种分解二氧化碳减少地球温室气体的方法及装置，本发明除了能够解离二氧化碳，使二氧化碳能被还原为碳(C)加以回收并排出水(H₂O)外，兼有燃料电池的发电功能，可让解离二氧化碳过程的能耗量降至最低，更可回收高纯度的非晶碳分子结构物，具备减少温室气体的环保实用价值与产业利用性。

本发明解离二氧化碳所采用的技术方法是：

一种能将二氧化碳解离成离子碳及氧分子；以及能由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的装置，包括：

一双回路燃料电池，该内部包含：一氢触媒催化电极、一氢极绝缘渗透膜、一氢氧反应电极、一二氧化碳极绝缘渗透膜、一二氧化碳反应电极、一(uv)紫外灯、一震荡抖落器及一碳粉末取卸口；

一氢气储存槽，设于该双回路燃料电池的外侧，其两者之间，用一氢气连接管及一氢气控制阀做一连接；

一二氧化碳储存槽，设于该双回路燃料电池的外侧，其两者之间，用一二氧化碳连接管及一二氧化碳控制阀做一连接；

一电源供应器，设于该双回路燃料电池的外侧，与该(uv)紫外灯透过双向电源开关的a接点做一连接；

一震荡抖落器，固定于该二氧化碳反应电极上方的壳体上，透过双向电源开关的b接点与电源供应器做一连接；

一电子负载器，设于双回路燃料电池的外侧，一端借由该二氧化碳极输出电路及二极管与双回路燃料电池的二氧化碳反应电极做一连接；另一端借由该氢极输出电路及二极管与双回路燃料电池的氢触媒催化电极做一连接；该电子负载器设有一共同回路与双回路燃料电池的氢氧反应电极做一连接；

一静电产生器，设于该双回路燃料电池的外侧，一端连接静电放电回路，与静电放电梳相连接，另一端连接静电充电回路，与双回路燃料电池的二氧化碳反应电极相连接；

一排水管，设于双回路燃料电池氢氧反应电极的下方，该排水管上设有一排水阀；

一碳粉末取卸口，设于二氧化碳反应区壳体下方的一侧，除取卸碳粉末时开启，通常为闭锁状态。

本发明的实施方法，可根据下列符号来精确描述，亦即方程式：

(uv)+CO₂+(Ag^M)+2H₂→2H₂O+(4e^-Δ)+〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)。

上列方程式的最左边，即第一阶段的化学反应重点，在于以(uv)紫外灯的光量子催化解离二氧化碳(CO₂)分子。

而方程式的中段，即第二阶段的化学反应重点，则在于使氧(O₂)分子与质子(H⁺)发生代偿性键结生成水(H₂O)，强迫碳(C)与氧分子(O₂)分离，让该失掉氧(O₂)的二氧化碳变成离子碳(C⁴⁺)，暂时以静电作用与(Ag^M)材质结合成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳。

最后，由外部电子产生器汇入[4e^-↓]的能量给予〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，使离子碳(C⁴⁺)的轨道电子回复平衡状态，还原成方程式最右边的碳(C)分子与(Ag^M)材质。

本发明所建构的方程式满足所有已知的物理法则，让二氧化碳(CO₂)可以被分解，附带可回收非晶碳分子结构物与电能。即方程式：

(uv)+CO₂+(Ag^M)+2H₂→2H₂O+(4e^-Δ)+〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)。

(一)、上列方程式所使用的符号，定义如后：

1.(uv)＝紫外光。

2.CO₂＝二氧化碳。

3.H₂＝氢分子。

4.O₂＝氧分子。

5.C＝碳分子。

6.H₂O＝水分子。

7.4e^-↑＝电子(汇出)。

8.4e^-↓＝电子(汇入)。

9.[4e^-↓]＝电子(由静电产生器汇入)。

10.(4e^-Δ)＝熵(电能→热能)。

11.H⁺＝氢离子(质子)。

12.C⁴⁺＝离子碳(碳还原的前驱物)。

13.〔C⁴⁺(Ag^M)〕＝离子碳的暂存态。

14.(Ag^M)简介：

一种当(uv)紫外光高频光量子激发二氧化碳键结电子瞬间，能提供二氧化碳光化学反应以及催化、解离的场域。其作用，在于将受激发跃迁而出的4个自由电子(4e^-)的纯能量，导引至外部的电子负载器进行消费，使二氧化碳因外围轨道电子的流失而暂时解离成离子碳(C⁴⁺)及氧分子(O₂)。是二氧化碳催化、解离、暂存及还原的四功能接口(界面)。

(二)、分解反应方程式：

(H₂pole)  2H₂→4H⁺+4e^-↑

(CO₂pole)  (uv)+CO₂+(Ag^M)→〔C⁴⁺(Ag^M)〕+O₂+4e^-↑

(H₂O pole)  O₂+4H⁺+8e^-↓→2H₂O+4e^-↓+(4e^-Δ)

【附注】：

(H₂O pole)的8e^-↓是氢极汇出4e^-↑及二氧化碳极汇出4e^-↑的相加；而加总后的8e^-↓电子于后续反应中，有4e^-↓可以在氢--氧合成水的过程中达成能量守恒，另外的4e^-↓则无法化学平衡，最终是以熵(4e^-Δ)的形态消费而达成能量守恒。

(三)、还原方程式：

(CO₂pole)  〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)

(四)、完整的反应方程式：

(uv)+CO₂+(Ag^M)+2H₂→2H₂O+(4e^-Δ)+〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)

本发明独创的二氧化碳解离回收方法，是人类首次以工业制程的概念，达到解离二氧化碳强固电子键结，使二氧化碳减量并回收碳的方法，可以全天候进行，比植物光合作用消费二氧化碳的机制，多出一倍以上的时间效率；没有污染，也没有规模上的限制，更没有地区性的差别，例如可以建造在沙漠、海上、南北极地或地底洞穴内，均无所限制，不像植物行光合作用，必须考虑太阳光照多寡、温度高低、云层厚薄以及有无霾害等。

长久以来本发明团队就一直在寻找一种能将二氧化碳(CO₂)解离成碳(C)以及氧(O₂)的方法，但一直苦于没有适当的工具与方法，而且也不免陷入专业的盲点，固执的轻信二氧化碳分子″碳--氧″间的电子键结非常强固，是已知最牢不可破的化学结构之一。及至日前顿悟植物亿万年前，早就已经演化出能有效解离二氧化碳的光合作用固碳机制，亦即反应式6CO₂+6H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂↑；能有效解离二氧化碳，使二氧化碳成为植物自身有用的碳水化合物(C₆H₁₂O₆)，以及对植物而言属无用的氧(O₂)分子排出；这才让我们跳脱专业的迷障，体认到二氧化碳分子″碳--氧″间的电子化学键结，并非如想象中的牢不可破，所谓牢不可破的现象，只是人类尚未找到有效的解离二氧化碳及固碳的方法而已，因此我们重新燃起希望，认真投入精神与努力，寻找可以将二氧化碳解离成碳(C)及氧(O₂)的方法，终于得到一个重要的推论，亦即人类若要解离二氧化碳，目前无法像植物一样，仅利用光合作用的低频可见光即能成功解离二氧化碳，因为我们欠缺植物行光合作用的酵素ATP。不过我们依然可以参考植物光合作用的光电原理来进行创新应用，亦即利用高频(uv)紫外光的量子效应，随机撞击二氧化碳的键结电子，使二氧化碳的键结电子，因受高频光量子的激发而促使键结电子发生量子穿隧效应，使4个自由电子(4e^-)逃离键结的束缚力，进入外部的导电回路进行消费，即可让二氧化碳暂时解离成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳以及氧分子(O₂)；续前所述，因为接受(uv)紫外光激发而暂时脱离二氧化碳键结轨道的穿隧电子，一旦外加的能量消失，便会立刻回到原先的轨道(能阶)绕行，致使暂时处于解离状态的离子碳(C⁴⁺)以及氧分子(O₂)非常不稳定，随时可能重新发生键结，回复为二氧化碳(CO₂)的稳固状态；因此维持离子碳(C⁴⁺)的稳定非常重要-，其关键，就在于找到一种可及时将氧分子(O₂)抽离，并使离子碳(C⁴⁺)与氧分子(O₂)无法重新键结的方法，即本发明解离二氧化碳(CO₂)的技术重点，即独创的双回路燃料电池。

本发明实施例用以切断二氧化碳″碳--氧″间键结电子的原理，是利用频率介于100nm～400nm范围内的(uv)紫外光。亦即是应用物理学界所熟知的量子激发穿隧效应，是一种利用高频光粒子，随机撞击二氧化碳键结电子的光电效应，使二氧化碳分子″碳--氧″间的电子键结束缚力暂时崩解，让氧分子(O₂)有机会从二氧化碳分子键结的束缚力中脱离，并与来自于氢催化电极所催化生成的质子，即氢离子(H⁺)结合，反应生成水(H₂O)，强迫解离而出的离子碳(C⁴⁺)因为静电作用力而吸附在(Ag^M)材料的表面，成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，有效达成本发明解离二氧化碳与回收碳的功能。众所皆知；光，是由点状且数量有限的能量粒子所组成，又称为光粒子或光量子，而且每个光量子所具有的能量，等于光束的频率乘上普郎克常数。当光量子随机碰撞具有质量的原子之际，会将能量传递给环绕于原子核周边的电子，或传递给捆绑化合物的键结电子，使被撞电子因获得额外能量转为激态，进而得以脱离原本运行的轨道，跃迁成为自由电子并逃离轨道束缚，光量子撞击二氧化碳使″碳--氧″间键结电子跃迁即属之。一般的情况是一个光量子把全部的能量转移给被随机碰撞的电子，当然也不排除被碰撞的电子只吸收了部分光量子的能量；因此光频率若不够高，无论光强度多少，都无法让被撞电子脱离原运行轨道并跃迁成为自由电子。如果进一步考虑所有光量子的频率范围，由于光量子是「全同粒子」；因此一群光量子在空间中所遵循的是「玻色-爱因斯坦统计」，并非古典气体分子所遵循的「波兹曼统计」。若要光量子与二氧化碳碰撞的机率最大化，除了考虑光量子的频率外，当然也与发生交互作用的二氧化碳的密度呈正相关，密度越高碰撞机率越大。再者，二氧化碳气体在密闭空间中运动所遵循的是「博伊尔定律」，考虑个别或一群二氧化碳分子在密闭容器内运动，并无特定的位置或向量，温度越高速度越快。但相较于每秒近30万公里的光速，二氧化碳分子的动量及方向，实与静止状态差异不大，因此光量子与二氧化碳分子发生交互作用的瞬间，一般可以忽略二氧化碳的位置、向量与速度，仅需考虑光量子的频率与密度即可。因此本发明施加于二氧化碳光量子的频率，可以是(uv)紫外光频谱的全部，亦即频率范围由100nm至400nm之间的紫外光，均可激发″碳--氧″间键结电子的跃迁，其差别仅交互作用的机率大小而已，其间，频率越高机率越小，但激发键结电子跃迁的能量则越强。尤应强调，具备同调性的雷射光源，相较于一般非同调性的漫(散)射型光源，在频率相同的条件下，其光量子与二氧化碳分子交互作用的机率大致相等，但激光束所能作用的范围仅及于一小范围，无法与漫射型光源相比较，漫射型光源可以涵盖交互作用的整个空间。又基于撞击一个二氧化碳分子键结仅需一个光量子，且为唯一光量子；因此，激光束的一群同调性光粒子，必然仅有一个光粒子与二氧化碳分子发生交互作用，其余全属无效的光粒子；再者，雷射光既为指向性的光束，反限缩光量子在空间中与二氧化碳分子随机交互作用的范围与机率。也因此，本发明利用了(uv)紫外光频谱的全局，不限定须为倍频的激光束，其原因非常直接与明确，盖因反应空间若相同，比较雷射激光与一般(uv)紫外光的能源效率，基于激光束照射所及的范围极为有限，无法与涵盖全空间的漫射型光源相比，漫射型光源可同时涵盖整个反应空间，增加发生交互作用的机率，使反应空间内的二氧化碳键结电子，能随时处于激态或准激态当中，方便一旦与本发明(Ag^M)材料接触瞬间，该(Ag^M)材料即可立刻吸附离子碳(C⁴⁺)并将4个自由电子(4e^-)的能量导引释出，传递至电子负载器进行消费，使离子碳(C⁴⁺)因失去4个自由电子(4e^-)而堆积于(Ag^M)材料的表面成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，并释放氧分子(O₂)。基于以上运作原理，得知激光束反将限缩光量子在相同空间中随机撞击二氧化碳的范围与机率。因此本实施例采用(uv)紫外光的全频谱，让光量子与二氧化碳分子交互作用的机率最大化，因此本发明应用(uv)紫外光全频谱的光量子效率，确实优于日本东洋大学使用倍频激光束的效率。尤应强调，激发二氧化碳分子″碳--氧″间键结电子使发生跃迁、穿隧效应的机制，其所需考虑的是光的频率，绝非是光的强度或同调性。因此，解离二氧化碳的机制，与光的频率正相关，而与光的同调性或强度无关，也因此，解离二氧化碳使用雷射型光源，是一种能源的浪费。

本发明当然无法类似植物利用低频可见光解离二氧化碳，但我们成功利用高频(uv)紫外光的量子效应，随机撞击二氧化碳的键结电子，使键结电子因受高频光量子激发而发生量子穿隧效应，让4个自由电子(4e^-)逃离键结束缚，进入外部导电回路进行消费，即可让二氧化碳暂时解离成离子碳(C⁴⁺)及氧分子(O₂)；本发明采用两阶段的解离程序，有效解离二氧化碳强固的″碳--氧″电子键结，第一阶段使CO₂分解成离子碳(C⁴⁺)及氧分子(O₂)，第二阶段使(C⁴⁺)成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，氧则与氢合成水，使碳因缺氧而孤立为离子碳(C⁴⁺)，即方程式：

(uv)+CO₂+(Ag^M)+2H₂→2H₂O+(4e^-Δ)+〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)。

本发明实施例双回路燃料电池的二氧化碳催化电极的反应方程式为(uv)+CO₂+(Ag^M)→〔C⁴⁺(Ag^M)〕+O₂+4e^-↑；并于二氧化碳(CO₂)被激发解离后，立刻使暂时处于游离状态的氧分子(O₂)，与来自于双回路燃料电池氢催化电极所解离出来的质子(H⁺)发生键结，反应成水(H₂O)，而跃迁出来的4个自由电子(4e^-)，则由外部负载电路进行消费，其反应方程式为：O₂+4H⁺+8e^-↓→2H₂O+4e^-↓+(4e^-Δ)；前项互补反应生成水(H₂O)的机制，迫使氧分子(O₂)无法重新与离子碳(C⁴⁺)发生键结，因此能将离子碳(C⁴⁺)暂时吸附在(Ag^M)材料的表面成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，然后等待次一阶段将〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳还原为碳，第二阶段的反应方程式为：

〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)。

首先本发明利用(uv)紫外光射出的高频粒子(光子)随机撞击(激发)二氧化碳(CO₂)分子外围的电子，强迫二氧化碳电子键结的能阶由基态跃入激态，使″碳--氧″间的电子键结力减弱，让二氧化碳的4个自由电子(4e^-)借此开启量子隧道而逸出，使该4个自由电子(4e^-)脱离原本绕行的轨道而自由移动，即所谓的量子穿隧效应；该效应可让失去4个自由电子(4e^-)的二氧化碳键结束缚力暂时崩解，使游离而出的离子碳(C⁴⁺)与(Ag^M)材料暂时结合成〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳及游离状态的氧分子(O₂)；此时经由外部电路强迫消费脱离轨道的4个自由电子(4e^-)的能量，同时让该游离中的氧分子(O₂)穿过绝缘渗透膜，到达氢氧反应电极，与4个质子(H⁺)进行代偿性的新键结，并由外部的电子回路获得4个自由电子(4e^-)的能量反应生成水(2H₂O)，即方程式：O₂+4H⁺+8e^-↓→2H₂O+4e^-↓+(4e^-Δ)。前述氢-氧反应生成水的过程，有4个自由电子的纯能量(4e^-Δ)无法同时间以化学反应消费，转而以熵的形态，使水增加显热来达成能量守恒，热能最后随水排出。至此，基于离子碳(C⁴⁺)被局限成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，而氧分子(O₂)则因与质子(H⁺)进行代偿性的新键结，无法回头与离子碳(C⁴⁺)发生键结。此时，该失去4个自由电子(4e^-)的离子碳(C⁴⁺)，则暂时与无法彼此产生化学键结的(Ag^M)材料，利用静电吸附力发生交互作用，并以〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的形式存在，而能阶则回复为基态。因此，我们利用氢催化电极所提供的4个质子(H⁺)，结合由(uv)紫外光解离二氧化碳(CO₂)所生成的氧分子(O₂)，顺利让二氧化碳成为离子碳(C⁴⁺)，并使游离而出的氧分子(O₂)与该4个质子(H⁺)，还原反应生成水(2H₂O)，各个电极之间的反应如下列方程式所示：

(H₂pole)  2H₂→4H⁺+4e^-↑

(CO₂pole)  (uv)+CO₂+(Ag^M)→〔C⁴⁺(Ag^M)〕+O₂+4e^-↑

(H₂O pole)  O₂+4H⁺+8e^-↓→2H₂O+4e^-↓+(4e^-Δ)

上述双回路燃料电池的氢电极与二氧化碳电极之间的持续互补消费反应，可在设于外部的电子回路上产生电压与电流，可以轻易的回收利用或支持其它用途的电力消费，即系本发明双回路燃料电池。当双回路燃料电池的电力输出能力降低至额定80％时，即可推定二氧化碳电极的效能因即将塞满〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳而降低，必须进行次一阶段的化学反应，即〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的还原程序，亦即利用静电产生器，将4个电子(4e^-)的纯能量归还予〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的逆反应程序，其逆反应的方程式为：〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)。

诚如上述第二阶段〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)的反应，本发明应用静电产生器，给予被局限于〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳中的离子碳(C⁴⁺)补充4个电子(4e^-)的纯能量，使该离子碳(C⁴⁺)能利用机械震荡脱离(Ag^M)材质的静电束缚力，还原为碳(C)。

其次，前述双回路燃料电池的二氧化碳反应电极，与氢催化电极之间，各自透过一层绝缘渗透膜的隔离，与具有水(H₂O)还原功能的氢氧反应电极组装在一起，成为一双回路燃料电池；最后在该双回路燃料电池的外部建立两组导电回路，使该氢电极与二氧化碳电极，两者于进行催化解离2个氢(2H₂)分子与一个二氧化碳(CO₂)分子时，各自产生4个自由电子(4e^-)，并在各自的导电回路之间发生起电作用，进行消费；使原本因高频光量子作用处于激态，穿隧而出并脱离原运行轨道的4个自由电子(4e^-)产生电压与电流。

由于氢催化电极解离出来的质子(H⁺)，与来自于二氧化碳反应电极解离出来的氧分子(O₂)，双双穿透各自的绝缘渗透膜之后，彼此在氢氧反应电极发生交互作用而启动相关的化学消费与还原程序，最终以水的状态排出，亦即：O₂+4H⁺+8e^-↓→2H₂O+4e^-↓+(4e^-Δ)。而失掉氧的二氧化碳，则因失去4个自由电子(4e^-)，暂时以〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的型态存在。上述二氧化碳的解离效果，与植物的光合作用有相似之处，但也有不同的点，两者都是依赖光粒子的量子穿隧效应施加作用，最终达到″碳--氧″解离的效果，两者最终目的，都是将碳解离出来，其间的差别，在于植物应用较低频的可见光来解离水，使二氧化碳还原成碳水化合物(C₆H₁₂O₆)并排出氧(O₂)分子，植物无须大费周章以氢离子(H⁺)与氧分子(O₂)产生代偿性键结，而是直接排出氧，其作用机制是用叶绿素解离水分子，即6CO₂+6H₂O→C₆H₁₂O₆+6O₂↑，使碳与水相结合而成为碳水化合物(C₆H₁₂O₆)，这是植物利用脱离轨道的自由电子与酵素ATP共振，使二氧化碳与水合成碳水化合物及氧。植物利用叶片的叶绿体，使叶绿素α、叶绿素β、类胡萝菠素、其它小分子以及蛋白质等所组成的光合系统(photosystem)同步共振，植物利用分层降低能阶的方式，消耗自由电子的能量，让水裂解成氢及副产物氧，其中氢则进一步解离成为氢离子(H⁺)与电子(e^-)，以合成具有高能量的酵素ATP以及还原剂NADPH，与二氧化碳分子产生共振作用，将二氧化碳分子中的碳原子合成为碳水化合物，就能使二氧化碳中的碳与氧分离，不需要额外施加纯能量，就能使二氧化碳与水，反应成碳水化合物。这是植物演化上高明而有效率的地方，本发明则应用高频光粒子，而且分二个阶段才完成二氧化碳的解离与碳的回收工程，即方程式：

(uv)+CO₂+(Ag^M)+2H₂→2H₂O+(4e^-Δ)+〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)。

相对于自然界运作机制的奥妙，诚令人叹服；本发明当然不是摹仿植物光合作用的机制来达成固碳的效果，本发明只是借由植物光合作用的机制，来思考打破二氧化碳(CO₂)电子键结的方法，因此本发明是一个非生物机制的二氧化碳(CO₂)解离与还原方法，操作过程中没有污染的疑虑，反而有化学电能以及纯碳分子可资回收的额外利益。本发明虽不能类似植物一样产生氧气，但绝对是降低地球温室气体的最佳解决方案；其不同的点，在于植物是固碳而排出氧，而本发明则是固氧来释放碳。

续前所叙，因为二氧化碳的键结强固，过去纵然有方法暂时将二氧化碳的键结力切断，但瞬间即又结合，这是全世界千百万挑战二氧化碳解离技术的专家所共同面对的难题；假设他们所采用的材料特性只有化学代偿特性一种，其实无法达成将二氧化碳解离成为碳及氧的结果，因为当″碳--氧″间的键结力瞬间被(uv)紫外光削弱崩解之际，若无其它力量取代″碳--氧″间原先的键结力，例如提供质子(H⁺)与氧分子(O₂)产生新的代偿性键结，并消费穿隧而出的4个自由电子(4e^-)，并使〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的量子状态暂时处于基态，则氧分子(O₂)将立刻与〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳中的离子碳(C⁴⁺)重新键结结合，还原成稳定的二氧化碳。本发明利用(Ag^M)材料的静电代偿及其专属特性，提供解离二氧化碳、碳还原的反应接口(界面)，进而达成二氧化碳解离及回收碳的工作；因此本发明所建构的非生物性、工业量产式的光量子作用解离机制，势将成为解决地球温室气体的具体可行方法。值得一提的是，建造这种工业量产规格的解离二氧化碳装置，并无体积与容量的限制，只要是一个密闭的空间就可以进行装设，组装后的成品，可以比巨蛋球场还大，也可以像烤面包机一般娇小。本发明解离二氧化碳装置的未来发展无可限量，目前已知的最佳应用方向即有数种：

大型装置：将按照本发明方法所组装的巨型解离二氧化碳装置，以数个串接的方式，装设于火力发电厂、炼钢厂、水泥厂、石化炼制厂或垃圾焚化厂的排烟口，处理经过静电除尘、水洗的高浓度二氧化碳排气，将能有效的把二氧化碳解离回收成为碳及纯水，可以做为环保减碳甚或达成零碳目标的执行工具之一，本发明解离二氧化碳的装置在此处的应用重点，在于把二氧化碳解离回收碳及纯水，成为未来环保碳交易世代的获利工具，让原本属于碳交易的买方，摇身一变成为卖方，可以将减碳的额度，出售给技术上无法减碳的产业，例如航空、运输、煤气瓦斯、炼油等产业，除可获取一笔额外的收益外，兼可为地球的未来尽一份心力；本发明当然无法一举将大气中的二氧化碳温室气体，立刻减量到公元1800年的280ppm左右的水平，但只要能有效地将二氧化碳温室气体控制于不再增加的水平上，目前地球上早已超量的400ppm二氧化碳温室气体，可留待地球上尚存的森林以及海洋珊瑚礁的自净能力去慢慢消化，相信在两个世纪之内，地球将会逐渐降低大气内的二氧化碳含量至安全水平；重点是，若无本发明解离二氧化碳的方法及设备来协助，地球二氧化碳温室气体减量的艰巨工程与任务，势将耗时费日，而且将需付出数十倍或数百倍的代价。

小型装置：将按照本发明所生产的小型解离二氧化碳设备安装在载人的宇宙飞船上，利用太阳光能所发出的电力来进行水的电解，以制造氢气(H₂)和氧气(O₂)，可成为本发明(CO₂)燃料电池的燃料来源；让本发明在宇宙飞船的舱内不断的过滤循环，一方面产生水，可以配合其它来源的水，再次利用太阳光电效应来电解水，制造氢气和氧气备用；氧气可供航天员呼吸之用，氢气则可供本发明解离二氧化碳设备(CO₂燃料电池)氢极燃料之需，太空舱内二氧化碳的浓度，则因本解离二氧化碳设备的持续运作而可避免过高；本发明解离二氧化碳设备，在此处的应用，主要是在于多少可分摊太空舱内用电的压力，以及控制舱内二氧化碳的浓度，两者同等重要；虽然平常宇宙飞船舱内的二氧化碳浓度可能不是很高，但本装置因属经常性的循环操作，依然可以有效的将宇宙飞船舱内的二氧化碳浓度控制在正常标准值之下，自然可以避免当年登月探险过程阿波罗13号太空舱内二氧化碳吸收装置饱和所面对的风险，兼有燃料电池发电的附带利益。

中型装置：将按照本发明所生产的中型解离二氧化碳设备安装在军用或民用的潜水艇之内，足可确保潜水艇内操作人员日常生活呼吸不必担忧二氧化碳浓度过高的问题，设若潜水艇发生意外，装有中型解离二氧化碳设备的潜水艇，将有更长的等待救援时间，在那种状况之下，本发明将是提供潜水艇成员活命希望的珍贵设备；本解离二氧化碳设备在此处的应用，主要是在于控制二氧化碳的浓度。

前述解离二氧化碳设备所回收的碳(C)，属纳米级的纯碳，既无杂质又粒径均质化，其应用范围广泛；可用于制造人造钻石的原料，大幅提升人造钻石结晶的成功率，降低制造成本，提高质量。而回收的纳米碳又可用于制造高品级的碳纤维，作为打造飞机结构等的高级材料；更可制成纳米碳管或纳米碳网，应用在燃料电池极板上。本装置所回收的纳米碳可有效排除碳晶圆制程所面对的良率问题，加速下一世代碳晶圆产品的面世进程，用以取代目前已接近摩尔定律极限的硅晶圆世代，让未来采用碳制程的信息产品更轻巧、省电、快速且功能大幅提升。由以上实施例得知，将二氧化碳变回煤炭绝不是神话，确实有坚强的理论基础支撑，而且是植物亿万年以来一直在进行的工作。

本发明的有益效果是，本发明除了能够解离二氧化碳，使二氧化碳能被还原为碳(C)加以回收并排出水(H₂O)外，兼有燃料电池的发电功能，可让解离二氧化碳过程的能耗量降至最低，更可回收高纯度的非晶碳分子结构物，具备减少温室气体的环保实用价值与产业利用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是双回路燃料电池解离二氧化碳的实施示意图。

图2是将〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳还原为非晶碳的实施示意图。

图中标号说明：

1.双回路燃料电池

2.氢气储存槽

21.氢气连接管              22.氢触媒催化电极

23.氢极绝缘渗透膜          24.氢氧反应电极

25.氢气控制阀

3.二氧化碳储存槽

31.二氧化碳连接管          32.二氧化碳反应电极

33.二氧化碳极绝缘渗透膜    34.二氧化碳控制阀

4.电源供应器

41.双向电源开关            42.(uv)紫外灯

43.震荡抖落器              44.碳粉末取卸口

5.电子负载器

51.二氧化碳极输出电路      52.氢极输出电路

53.共同回路                54.二极管

6.静电产生器

61.静电放电回路            62.静电充电回路

63.放电梳

7.排水管

71.排水阀

具体实施方式

一种能将二氧化碳解离，使暂时成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳以及将该〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳还原成为碳的方法；其中该二氧化碳解离方法，首先将二氧化碳解离装置的电源供应器回路上的双向电源开关设成a接点导通b接点为不导通的状态，使装置于二氧化碳反应电极前方的(uv)紫外灯通电，开始发射光量子，当二氧化碳反应电极(Ag^M)材料接受到(uv)紫外灯光量子的照射后，开启氢气控制阀及二氧化碳控制阀，使氢气储存槽内的氢气，透过氢气连接管注入氢触媒催化极的一侧，同时让二氧化碳储存槽内的二氧化碳，注入靠近二氧化碳催化反应极(Ag^M)材料的一侧；

此时(uv)紫外灯所漫射出的高频光量子，将随机撞击附着于二氧化碳反应极(Ag^M)材料上的二氧化碳键结电子，强迫二氧化碳键结电子的能阶，由基态跃迁为激态，使束缚于″碳--氧″间的原子键结力减弱，让二氧化碳的4个自由电子(4e^-)借此开启量子隧道而逸出，使失去4个自由电子(4e^-)的二氧化碳键结束缚力暂时减弱，便能成为离子碳(C⁴⁺)和游离状态的氧分子(O₂)；此时借由外部电路强迫消费该脱离轨道的4个自由电子(4e^-)的纯能量，即可使该离子碳(C⁴⁺)利用静电作用力与(Ag^M)材料，结合成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，其能阶则因失去4个自由电子(4e^-)以及静电的作用力而处于基态；此时游离中的氧(O₂)，因与4个质子(H⁺)进行键结而反应生成水(2H₂O)。本发明利用氢催化电极来催化两个氢分子(2H₂)产生4个质子(H⁺)，加上由二氧化碳电极解离而出的氧分子(O₂)，并使该氧(O₂)分子能与4个质子(H⁺)反应生成水(2H₂O)，各极的反应方程式如下：

(H₂pole)  2H₂→4H⁺+4e^-↑

(CO₂pole)  (uv)+CO₂+(Ag^M)→〔C⁴⁺(Ag^M)〕+O₂+4e^-↑

(H₂O pole)  O₂+4H⁺+8e^-↓→2H₂O+4e^-↓+(4e^-Δ)

一种能将二氧化碳解离，使暂时成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳以及能将该〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳还原成为碳的方法；当双回路燃料电池运作时，电池的输出能力降低至额定的80％时，即可推定二氧化碳电极的效能因(Ag^M)材质即将布满离子碳(C⁴⁺)而降低，必须进行次一阶段的化学逆反应程序，亦即将〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳还原为碳(C)的程序，利用静电产生器，将4个电子(4e^-)的纯能量，归还给予〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的逆反应程序，方程式如下：〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)；

续前，由二氧化碳解离所产生的〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳还原为碳的操作方法，首先关闭氢气控制阀及二氧化碳控制阀以及设于底部的排水阀，使双回路燃料电池内部回复为初始状态；其次将电源供应器回路上的双向电源开关设成b接点导通，而a接点不导通的状态，使(uv)紫外灯因电源不导通而熄灭，而震荡抖落器则启动；然后再启动静电产生器，利用摩擦生电的原理产生正、负极性相反的静电能量，其中带有反电子能量的正子(4e⁺)，可经由静电放电回路的导通，将该4个正子(4e⁺)导引至静电放电梳的尖端，利用尖端放电原理，将正子(4e⁺)释放至大气中；而该静电产生器所相对生成的4个自由电子(4e^-)，则经由静电充电回路的传导，将能量回充至二氧化碳反应电极上，使暂时由静电作用力附着在(Ag^M)材料上的离子碳(C⁴⁺)，因为获得该额外的4个自由电子(4e^-)的能量而还原为碳(C)原子，并聚积成分子，此时，二氧化碳催化反应极的(Ag^M)材料上，已还原的碳(C)分子，即可利用震荡抖落器的机械力，顺利将已堆积成非晶碳分子的结构物释出，再由碳粉末取卸口取出碳颗粒结构物，然后进行另一个循环的再利用。

请参阅图1所示，将这些组件组合在一个密闭的反应空间，即成为一个双回路燃料电池1，然后在该双回路燃料电池1的外侧，装设一氢气储存槽2、一二氧化碳储存槽3、一电源供应器4、一电子负载器5、一静电产生器6及一排水管7，即构成本发明解离二氧化碳的设备，可有效解离二氧化碳，减少地球的温室气体，兼可回收纯碳分子结构物，以及产生直流电的能量；

再请参考图1，首先在双回路燃料电池1的内部，靠近氢气储存槽2的一侧，装置一片以碳纤维为导电材质所编织而成的碳布，在碳布上压接有氢极输出电路52，透过二极管54与电子负载器5相接，做为燃料电池氢触媒催化电极22的输出相；而构成氢触媒催化极的碳布表面，则涂布有纳米尺度的碳管，该纳米碳管上溅镀有白金铂(Pt)或钯(Pd)的分子颗粒，做为氢燃料接触、质子产生、电子传导的三接点膜，亦即氢触媒催化电极22；

其次在双回路燃料电池1的内部，靠近二氧化碳储存槽3的一侧，装置一片已经电镀一层纯银镀膜的高密度编织镀银网，该电镀银网的外表呈现多孔性，孔径分布在150μm～200μm之间，即是(Ag^M)材料，在该镀银网的上方，压接有二氧化碳极输出电路51，透过二极管54与电子负载器5相接，做为燃料电池二氧化碳反应电极32的输出相，该(Ag^M)材料做为二氧化碳接触、光触媒催化、电子传导及″碳--氧″解离的四接点膜，亦是离子碳(C⁴⁺)的暂时吸附处所；而本发明二氧化碳反应电极32，在(uv)紫外灯42照射所及范围，采褶扇型构造，用以尽量增加二氧化碳的接触及催化面积；

将安装于氢气储存槽2顶端的氢气连接管21上的氢气控制阀25开启，使氢气流入并接触氢触媒催化电极22，使氢气在氢触媒催化电极22的三接点上，被解离成为质子(H⁺)与自由电子(e^-)；该自由电子(e^-)则经由氢极输出电路52及二极管54的传导，与电子负载器5相接而被消费利用；而该氢气于三接点膜解离时所产生的质子(H⁺)，则被导入氢氧反应电极24，使之与来自二氧化碳反应电极32所解离的氧分子(O₂)接触，发生还原反应，生成水(H₂O)，由设于底部的排水管7经排水阀71排出；此时该二氧化碳反应电极32所产生的4个自由电子(4e^-)，是经由二氧化碳极输出电路51及二极管54的传导，与电子负载器5相接而被消费利用；

利用电子负载器5消费由二氧化碳反应电极32所产生的4个自由电子(4e^-)；消费4个自由电子(4e^-)的目的，在于使二氧化碳因失去4个自由电子(4e^-)而进入激态，得以削弱″碳--氧″间的键结作用力，否则二氧化碳即不可能被解离为离子碳(C⁴⁺)并暂时成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳以及游离的氧分子(O₂)；

以上所叙述的质子(H⁺)，则透过氢极绝缘渗透膜23的绝缘，与透过二氧化碳极绝缘渗透膜33而来的氧分子，在氢氧反应电极24接触，反应还原为水，并由设于底部的排水管7经排水阀71排出；该氢极绝缘渗透膜23与二氧化碳极绝缘渗透膜33的功能，是能让质子(H⁺)及氧分子(O₂)自由渗透，但必须使自由电子的电性处于绝缘状态之下，方能构成电子--电洞对的填补，使双回路燃料电池1发生起电反应，尤其重要的是，因为二氧化碳反应电极32所产生的4个自由电子(4e^-)被有效消费，使得二氧化碳强固的电子键结暂时崩解，方能达到本发明二氧化碳解离与回收的主要目的，亦即固氧以释放碳。

本发明解离二氧化碳的操作方法；首先使电源供应器4回路上的双向电源开关41设为a接点导通b接点不导通的状态，使设于双回路燃料电池1内部的(uv)紫外灯42点亮，震荡抖落器43则为停止状态；当二氧化碳反应电极32受到由(uv)紫外灯42发射出的光量子作用时，开启氢气控制阀25以及二氧化碳控制阀34，使氢气储存槽2内的氢透过氢气连接管21注入氢触媒催化电极22的一侧；同时让二氧化碳储存槽3内的二氧化碳注入设有二氧化碳反应电极32的一侧；

此时(uv)紫外灯42所发出的高频光量子，将随机撞击邻接于二氧化碳反应电极32上的二氧化碳，使二氧化碳分子键结间的电子，因受光量子撞击而处于激发状态，让键结间的电子，因能阶跃迁而产生量子穿隧效应，遂使二氧化碳″碳--氧″间的键结力暂时松动，此时游离而出的氧分子，即可轻易的与来自于氢触媒催化电极22的质子(H⁺)产生反应成为水，并使二氧化碳分子中的离子碳(C⁴⁺)利用静电作用力，暂时吸附于二氧化碳反应电极32的(Ag^M)材料上，成为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳。

当双回路燃料电池的输出能力降低至额定80％时，即可推定本发明二氧化碳反应电极的(Ag^M)材料效能即将布满〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳而降低，必须进行次一阶段的化学反应程序，即〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的还原程序，亦即利用设于外部的静电产生器6摩擦生电，将额外的4个自由电子(4e^-)纯能量，归还给〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳内的离子碳(C⁴⁺)，使该离子碳(C⁴⁺)因获得额外的4个自由电子(4e^-)的纯能量，而能被还原成为碳(C)的逆反应程序，即；〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)。

本发明还原〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳为碳的操作方法；首先关闭氢气控制阀25及二氧化碳控制阀34以及设于底部的排水阀71，使双回路燃料电池1内部回复初始状态；其次将电源供应器4回路上的双向电源开关41切至b接点，使回路a接点成为不导通的开路状态，让(uv)紫外灯42因电路不导通而熄灭，同时b接点的震荡抖落器43则因电源导通而启动；

最后，请参考图2所示，使静电产生器6启动，让静电产生器6利用摩擦生电的原理，制造正负极性相反的静电能量，其中带有反电子能量的正子(4e⁺)，可经由静电放电回路61的导通，将4个反电子(4e⁺)导引至静电放电梳63的尖端，利用尖端放电的原理释放至大气中；而该静电产生器6所相对生成的4个自由电子(4e^-)，则经由静电充电回路62的传导，将能量回充至二氧化碳反应电极32的极板上，使暂时吸附于二氧化碳反应电极32上的离子碳(C⁴⁺)，因获得额外的4个自由电子(4e^-)能量而还原为碳原子(C)并堆积成非晶碳分子结构物，此时震荡抖落器43的机械力，即可顺利的将二氧化碳反应电极32上的碳原子(C)或非晶碳分子结构物释出，再由碳粉末取卸口44取出非晶碳分子结构物，即可进行另一个循环的再利用。

以上实施例仅是本发明实施方法之一，纯为方便说明而举例，不能因本专利申请书只举此一说明范例，即认定本实施例为本发明唯一的方法。其它举凡部分应用或模仿本发明双回路燃料电池；或利用质子消费氧分子来达成使离子碳(C⁴⁺)暂时呈孤立状态的技术；率皆属本发明创作的应用范围。而(Ag^M)材料所采用的金属，并不限定为导电率最佳的银，举凡不会与(uv)紫外光粒子发生交互作用并产生量子穿隧效应的金属皆可。本发明(Ag^M)材料可由其它金属活性小的导电物质组成，例如金、铂、钯、铜等；皆为催化解离二氧化碳的可用材料。本装置的两个催化电极，均可采用串联组装方式以提高输出电压，本实施例的图示及说明，基于解说方便，采用基本单元表示，合先叙明。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。

Claims (9)

1.一种能将二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的装置，其特征在于，包括：

一双回路燃料电池，该内部包含：一氢触媒催化电极、一氢极绝缘渗透膜、一氢氧反应电极、一二氧化碳极绝缘渗透膜、一二氧化碳反应电极、一(uv)紫外灯、一震荡抖落器及一碳粉末取卸口；

一氢气储存槽，设于该双回路燃料电池的外侧，其两者之间，用一氢气连接管及一氢气控制阀做一连接；

一二氧化碳储存槽，设于该双回路燃料电池的外侧，其两者之间，用一二氧化碳连接管及一二氧化碳控制阀做一连接；

一电源供应器，设于该双回路燃料电池的外侧，与该(uv)紫外灯透过双向电源开关的a接点做一连接；

一震荡抖落器，固定于该二氧化碳反应电极上方的壳体上，透过双向电源开关的b接点与电源供应器做一连接；

一电子负载器，设于双回路燃料电池的外侧，一端借由该二氧化碳极输出电路及二极管与双回路燃料电池的二氧化碳反应电极做一连接；另一端借由该氢极输出电路及二极管与双回路燃料电池的氢触媒催化电极做一连接；该电子负载器设有一共同回路与双回路燃料电池的氢氧反应电极做一连接；

一静电产生器，设于该双回路燃料电池的外侧，一端连接静电放电回路，与静电放电梳相连接，另一端连接静电充电回路，与双回路燃料电池的二氧化碳反应电极相连接；

一排水管，设于双回路燃料电池氢氧反应电极的下方，该排水管上设有一排水阀；

一碳粉末取卸口，设于二氧化碳反应区壳体下方的一侧，除取卸碳粉末时开启，通常为闭锁状态。

2.根据权利要求1所述的「二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的装置」；其特征在于，所述氢触媒催化电极的碳布表面，涂布纳米规格的碳管，该纳米碳管上溅镀有白金铂(Pt)或钯(Pd)的分子颗粒。

3.根据权利要求1所述的「二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的装置」；其特征在于，所述二氧化碳反应电极是由(Ag^M)材料构成。

4.根据权利要求1所述的「二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的装置」；其特征在于，所述电子负载器的二氧化碳极输出电路及二极管接于双回路燃料电池的二氧化碳反应电极。

5.根据权利要求1所述的「二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的装置」；其特征在于，所述电子负载器的氢极输出电路及二极管接于双回路燃料电池的氢触媒催化电极。

6.根据权利要求1所述的「二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的装置」；其特征在于，所述电子负载器的共同回路接于双回路燃料电池内的氢氧反应电极。

7.一种能将二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的方法，其特征在于，其电源供应器回路上双向电源开关的a接点导通时，使设于双回路燃料电池内部的(uv)紫外灯开始点亮，此时开启氢气控制阀及二氧化碳控制阀，使氢气储存槽内的氢气透过氢气连接管注入氢触媒催化极的一侧，同时让二氧化碳储存槽内的二氧化碳注入靠近二氧化碳反应电极(Ag^M)材料的一侧；

此时(uv)紫外灯所发出的高频光粒子，将随机撞击附着于二氧化碳反应电极(Ag^M)材料上的二氧化碳分子键结的电子，强迫二氧化碳电子键结的能阶由基态跃迁为激发状态，使″碳--氧″原子间的键结力减弱，让二氧化碳的4个自由电子(4e^-)能借此启动量子穿隧效应而逸出，并让失去4个自由电子(4e^-)的二氧化碳键结束缚力暂时减弱，成为离子碳(C⁴⁺)；进而与(Ag^M)材料以静电作用力结为〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳以及游离状态的氧分子(O₂)；此时，借由外部电路强迫消费该脱离轨道的4个自由电子(4e^-)的能量，即可使〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的能阶因为失去4个自由电子(4e^-)而处于基态；而此时，游离中的氧分子(O₂)，因与4个质子(H⁺)进行代偿性键结，即反应生成水(2H₂O)；本装置利用氢触媒催化电极提供4个质子(H⁺)予二氧化碳反应电极所解离的氧分子(O₂)，使两者反应成为水(2H₂O)，各电极的反应方程式：

(H₂pole)  2H₂→4H⁺+4e^-↑

(CO₂pole)  (uv)+CO₂+(Ag^M)→〔C⁴⁺(Ag^M)〕+O₂+4e^-↑

(H₂O pole)  O₂+4H⁺+8e^-↓→2H₂O+4e^-↓+(4e^-Δ)。

8.一种能将二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的方法，其特征在于，当双回路燃料电池的电能输出能力降低至额定的80％时，即可推定二氧化碳反应电极(Ag^M)材料的有效反应空间，即将被〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳布满而降低效能，必须进行次一个阶段的化学逆反应还原程序，即〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的还原程序，该程序，利用静电产生器，将4个自由电子(4e^-)的纯能量，归还予〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳的逆反应程序，即反应程式：

〔C⁴⁺(Ag^M)〕+[4e^-↓]→C+(Ag^M)；

本装置使二氧化碳解离成离子碳及氧；以及由〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳回收碳的方法，首先，关闭氢气控制阀及二氧化碳控制阀以及设于底部的排水阀，使双回路燃料电池内部回复初始状态；

最后，启动设于外侧的静电产生器，让静电产生器利用摩擦生电原理，制造正负极性相反的静电能量，其中带有反电子的能量，可利用静电放电回路的导通，将4个反电子导引至静电放电梳的尖端，利用尖端放电原理，释放至大气中；而该静电产生器所相对生成的4个自由电子(4e^-)，则经由静电充电回路的传导，将能量补充至二氧化碳反应电极(Ag^M)材料上，使暂时因静电作用附着在二氧化碳反应电极(Ag^M)材料上的〔C⁴⁺(Ag^M)〕状态碳，则因获得额外的4个电子(4e^-)的能量还原为碳原子，此时，将电源供应器回路的双向开关设在b接点，启动震荡抖落器，开始抖落二氧化碳反应电极(Ag^M)材料上的碳分子，顺利的将碳颗粒释出，再由碳粉末取卸口取出碳颗粒；然后二氧化碳反应电极(Ag^M)材料，即可进行另一循环的再利用。

9.一种(Ag^M)材料，其特征在于，做为二氧化碳解离、还原为碳的催化界面，不参与光化学反应，是二氧化碳接触、光量子激发、电子传导、氧分子穿隧以及″碳--氧″解离的接口与场域，具备良好的电传导性、良好的氧分子穿透性、良好的静电吸附性，以及易于弯折加工的可绕折机械性。当(uv)紫外光的高频光量子激发二氧化碳键结之际，能将跃迁的4个自由电子(4e^-)能量导引至外部的电子负载器消费，使二氧化碳解离成离子碳(C⁴⁺)及氧分子(O₂)，该(Ag^M)材料是利用网目间距300μm的编织铜网以电镀工法镀上一层纯银镀膜，使银镀膜完全覆盖铜丝及其交织接口的缝隙，防止铜丝织网的经纬线位移，外表呈现凹凸有致的光滑面，利于抖落卸除回收非晶碳分子结构物。