CN104651227A - 具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统 - Google Patents

具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其包含一基座、一主干、一固碳藻管装置及一太阳能板供电模组，固碳藻管装置连接于主干周围，其包含一固碳微藻培养管及一悬浮式光源件。经由基座内的一进气泵可将外界气体引入固碳微藻培养管内，而固碳微藻培养管上端具有一排气孔，可排出微藻光合作用后产生的O2气体，具有空气净化的功能。本发明可将大气中的二氧化碳固定下来，达到即时且快速净化空气的效果，并利用太阳能提供固碳系统所需的电力，使其达到节能固碳的目标。

Description

具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统
技术领域
本发明系关于一种微藻固碳系统，尤指一种具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统。
背景技术
面对地球环境的变迁，温室效应造成的地球暖化问题已是现今全球人类需要面对的严峻冲击，因此温室气体的减量是当今全球需要面对的课题。目前所知，温室气体中又以二氧化碳对温室效应的影响最巨。因此京都议定书制定以减少地球温室气体二氧化碳的增加为策略，来达到降低温室效应的效果。
目前各项处理二氧化碳的研究中，以生物方法固定二氧化碳的减碳机制，较物理及化学固定方法对环境冲击性低，且最具永续成长潜能。当今各国最普遍的生物减碳方式即为植树造林，而利用植树造林来吸收二氧化碳的方法，却因传统森林生长缓慢、大自然藉由高等植物吸收二氧化碳的能力，仅占化石燃料所排放二氧化碳的3～6%，又因土地利用、森林属性与环境不同、森林碳吸收评估困难且难标准化而窒碍难行，且现行许多国家面临发展与经济需求，无法大规模利用土地种树来解决碳吸收的问题，导致减碳的工作无法顺利推动。
因此，利用藻类的光合作用进行减碳的研究日渐受到全球重视。生长快速的微藻具有极佳稳定的生长效率，并具极佳的二氧化碳的吸收能力，研究指出，以相同面积一公顷植树面积一年可以吸收16～25吨二氧化碳量，而微藻养殖一年可以吸收58～90吨二氧化碳量，其固碳率约为植树的2～4倍。东京电力公司的研究，更指出微藻对于二氧化碳的吸收及固定是热带雨林的4倍。
然而，传统微藻固碳的方法系以引入工业废气、烟道废气为目的，其设备大型昂贵，且必须以复杂的降温、酸碱及重金属的控制系统才能完成，无法达到即时且快速将大气中的二氧化碳吸收并净化空气的效果。
发明内容
为解决上述课题，本发明的目的在于,提供一种具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其具有即时且快速将大气中的二氧化碳吸收并净化空气的能力，并利用太阳能板供电模组提供固碳系统中所需的电力，使其达到节能固碳、减缓温室效应的目标。
为达前述目的，本发明提供了一种具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于包含：
一基座，具有一控制装置、一进气泵及一电池，其中，该进气泵及该电池电连接于该控制装置；
一主干，连接于该基座上；
一固碳藻管装置，连接于该主干周围，其包含一固碳微藻培养管及一悬浮式光源件，其中，该固碳微藻培养管内含微藻液及微藻培养液的混合液，其上端具有一排气孔，及下端具有一多向阀门，该多向阀门经由一管路连接于该进气泵，该进气泵将外界气体引入该固碳微藻培养管内，该排气孔排出该固碳微藻培养管内微藻经由光合作用产生的O2气体，该悬浮式光源件悬浮于该固碳微藻培养管内，并电连接于该控制装置；以及
一太阳能板供电模组，其电连接于该控制装置。
其中，该固碳藻管装置具有一监控装置，该监控装置盖于该固碳微藻培养管的上端，其包含一第一侦测器、一显示板及一太阳能板供电元件，其中，该第一侦测器侦测该固碳微藻培养管内的气体以监测微藻生长状况，该显示板显示该第一侦测器的数据。
其中，该监控装置具有至少一透孔，经由该透孔排放微藻光合作用完的O2气体到大气中。
其中，该悬浮式光源件为定频或变频光源。
其中，该主干具有一养分供给装置电连接于该控制装置，该养分供给装置经由一输送管连接该固碳微藻培养管，该输送管位于该主干内。
其中，该养分供给装置具有一混合槽、一输送泵、一第一储存槽、一第二储存槽及一第三储存槽，该第一储存槽、该第二储存槽及该第三储存槽皆连接于该混合槽，该第一储存槽含有水，该第二储存槽含有微藻培养液，该第三储存槽含有微藻液，该输送泵将水及微藻培养液引入该混合槽内，调整浓度后再将微藻液引入该混合槽，最后将含有微藻液及微藻培养液的混合液经由该输送管引入该固碳微藻培养管。
其中，该基座具有一收集排出装置电连接于该控制装置，该收集排出装置经由一收集管连接该固碳微藻培养管，该收集排出装置收集该固碳微藻培养管内微藻经由光合作用后的液体，该收集管位于该主干内。
其中，该管路位于该主干内，并具有电路传输功能。
其中，该基座具有一环境监控装置电连接于该控制装置，该固碳微藻培养管内部下端具有一第二侦测器，其侦测微藻液及微藻培养液的混合液的pH值、温度、湿度及该进气泵给气量，该第二侦测器经由该管路将侦测完的数据传送至该环境监控装置。
其中，该基座外具有一资讯显示面板电连接于该控制装置，该环境监控装置接收来自该第二侦测器侦测的数据，并将数据显示于该资讯显示面板。
其中，该基座具有一WIFI装置电连接于该控制装置，将该环境监控装置接收的数据经由WIFI无线传送至一终端，以达到远端监控微藻生长状况。
通过上述结构，本发明的的微藻固碳系统，可经由基座内的一进气泵将外界气体引入固碳微藻培养管内，而固碳微藻培养管上端具有一排气孔，其可排出微藻经由光合作用产生的O2气体，达到空气净化的效果。除了固碳功效，本发明并以节能设计利用太阳能板供电模组提供固碳系统中所需的电力，使其达到节能固碳的目标。
同时，本发明依据微藻固碳优势概念为基本架构，以间接吸收化石燃料所排放二氧化碳的概念，跳脱目前以引入工业废气、烟道废气的传统微藻固碳架构思维，将大气中的二氧化碳固定下来，可达到即时且快速将大气中的二氧化碳吸收并净化空气的效果，其进行固碳减碳的逻辑如同植树造林的概念，减少了地球二氧化碳的总量，且使用者可将本发明设置在任何人类生活环境中，例如大楼屋顶、校园、公园等任何户外空间以达到减缓地球温室效应的目的，亦可放置在室内空间，如住家中、办公室、厂房闲置空间等，除了具空气净化的功能亦有美化环境的效果。
附图说明
图1：本发明的外观示意图。
图2：本发明的方块示意图。
图3：本发明固碳藻管装置的外观示意图。
图4：本发明固碳藻管装置的分解示意图。
具体实施方式
为便于说明本发明于上述发明内容一栏中所表示的中心思想，兹以具体实施例表达。实施例中各种不同物件系按适于列举说明的比例，而非按实际元件的比例予以绘制，合先叙明。
请参阅图1至图3所示，本发明的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统100外观如同一座仙人掌盆栽，其包含一基座20、一主干30、一固碳藻管装置40及一太阳能板供电模组50。基座20可支撑主干30，固碳藻管装置40连接于主干30周围，太阳能板供电模组50连接于基座20。
基座20内具有一控制装置21、一电池22、一环境监控装置23、一WIFI装置24、一进气泵25及一收集排出装置26，基座20外有一资讯显示面板29，其中，电池22、环境监控装置23、WIFI装置24、资讯显示面板29、进气泵25及收集排出装置26皆电连接于控制装置21，而收集排出装置26连接于一收集管27，一收集泵28位于收集排出装置26内。
主干30为中空管柱，其连接于基座20，主干30具有一养分供给装置31电连接于基座20内的控制装置21，养分供给装置31内具有一混合槽32、一第一储存槽33、一第二储存槽34、一第三储存槽35及一输送泵36，第一储存槽33、第二储存槽34及第三储存槽35皆连接于混合槽32，而第一储存槽33含有水，第二储存槽34含有微藻培养液，第三储存槽35含有微藻液，输送泵36位于混合槽32内。
固碳藻管装置40连接于主干30周围，其连接方式可为拆离式或一体成形式，而固碳藻管装置40其具有一固碳微藻培养管41、一悬浮式光源件42及一监控装置43。固碳微藻培养管41内含来自混合槽32的微藻液及微藻培养液的混合液，悬浮式光源件42为定频或变频光源，并电连接于基座20内的控制装置21，而悬浮式光源件42悬浮于固碳微藻培养管41内，可确保管内的微藻皆可接受到光源以进行光合作用；监控装置43盖于固碳微藻培养管41上端，可侦测固碳微藻培养管41内的气体(O2/CO2)多寡以监测微藻生长状况；固碳微藻培养管41下端具有一多向阀门44，其连接于收集管27、一输送管37及一管路45，而收集管27连接收集排出装置26，输送管37连接混合槽32，管路45连接进气泵25，收集管27、输送管37及管路45皆位于主干30内。
太阳能板供电模组50电连接于基座20内的控制装置21，系本发明的供电来源。
请参阅图2至图4所示，养分供给装置31内的输送泵36，可分别将第一储存槽33及第二储存槽34内的水及微藻培养液引入混合槽32内，调整微藻所需培养液浓度后，再将第三储存槽35内的微藻液引入混合槽32，最后将含有微藻液及微藻培养液的混合液由输送泵36经由输送管37引入固碳微藻培养管41中。
接着，基座20内的进气泵25，可经由管路45将外界气体引入固碳微藻培养管41内，固碳微藻培养管41内的微藻可经由光合作用将外界气体的CO2生成O2气体，O2气体可经由固碳微藻培养管41上端的一排气孔411排出，并经由监控装置43内至少一透孔431排放到大气中，具空气净化的效果。
收集排出装置26可利用收集泵28，将固碳微藻培养管41内微藻进行光合作用完后的液体，经由收集管27引入收集排出装置26内，使用者可打开基座20，并把收集排出装置26内的液体移除，而养分供给装置31可补充新的微藻液及微藻培养液的混合液，进入固碳微藻培养管41内，使用者亦可打开主干30，补充新的水、微藻液及微藻培养液至养分供给装置31中。
本发明的固碳效果评估，以一实施例一组10个固碳藻管装置40(20公升藻液)的微藻固碳系统，可于25天生产出1公斤微藻，达到固定2公斤的二氧化碳并释出1.5公斤的氧气的效果，具有极高的固碳效率，而使用者可以需求及固碳目标增加固碳藻管装置40的数目，以达到更多固碳及空气净化的效果，如图1即为7个固碳藻管装置40的实施例。
请参阅图2至图4所示，监控装置43具有一第一侦测器46及一显示板47，第一侦测器46可侦测固碳微藻培养管41内的气体(O2/CO2)多寡以监测微藻生长状况，再将侦测的数据显示于显示板47，如微藻生长状况已饱和，可经由基座20内的收集排出装置26收集光合作用完的液体，再经由主干30内的养分供给装置31补充新的微藻液及微藻培养液的混合液进入固碳微藻培养管41内，而监控装置43的供电来源系来自其内部的一太阳能板供电元件48。
固碳微藻培养管41下端具有一第二侦测器412，第二侦测器412可侦测微藻液及微藻培养液的混合液的pH值、温度、湿度及进气泵25给气量，管路45另有电路传输的功能，第二侦测器412侦测完的数据可经由管路45传送至基座20内的环境监控装置23，而基座20外的资讯显示面板29，可显示环境监控装置23接收的数据，因此，可从数据得知固碳微藻培养管41内的状况，而基座20内的WIFI装置24，可将环境监控装置23接收的数据经由WIFI无线传送至一终端，例如一手机或一电脑，以达到远端即可监控微藻生长的状况，如微藻生长状况出现问题，可随时得知并作调整。
本发明除具固碳功效，并以节能设计利用太阳能板供电模组50提供固碳系统中所需的电力，使其达到节能固碳的目标。除固碳与节省能源的主要功能外，微藻对环境空气中有害气体(例如甲醛及甲苯等)具有极佳的吸收能力，并于光合作用过程中产生的氧气释放于使用环境中，极具净化空气的效果。
本发明提供一种具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统100，可依据各种条件如：环境条件、大小组合、微藻需求等，规划设计出不同微藻最佳的生长条件，在此系统控制条件下，微藻可保持稳定的最佳生长状况，达到吸收二氧化碳的目的，概念如同直接植树造林的减碳概念并加入多元化设计，以达到使用者多元化的需求。
本发明依据微藻固碳优势概念为基本架构，并融入节能、生态、科技、设计等元素，设计出可快速、节能、高固碳效率及净化空气的绿能产品，较传统微藻固碳方法不同，本发明可达到即时且快速将大气中的二氧化碳吸收并净化空气的效果，且使用者可将此发明设置在任何人类生活环境中，例如大楼屋顶、校园、公园等任何户外空间以达到减缓地球温室效应的目的，亦可放置在室内空间，如住家中、办公室、厂房闲置空间等，除了具空气净化的功能亦有美化环境的效果。
以上所举实施例仅用以说明本发明而已，非用以限制本发明的范围。举凡不违本发明精神所从事的种种修改或变化，俱属本发明意欲保护的范畴。

Claims (11)

1.一种具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于包含：
一基座，具有一控制装置、一进气泵及一电池，其中，该进气泵及该电池电连接于该控制装置；
一主干，连接于该基座上；
一固碳藻管装置，连接于该主干周围，其包含一固碳微藻培养管及一悬浮式光源件，其中，该固碳微藻培养管内含微藻液及微藻培养液的混合液，其上端具有一排气孔，及下端具有一多向阀门，该多向阀门经由一管路连接于该进气泵，该进气泵将外界气体引入该固碳微藻培养管内，该排气孔排出该固碳微藻培养管内微藻经由光合作用产生的O2气体，该悬浮式光源件悬浮于该固碳微藻培养管内，并电连接于该控制装置；以及
一太阳能板供电模组，其电连接于该控制装置。
2.如权利要求1所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该固碳藻管装置具有一监控装置，该监控装置盖于该固碳微藻培养管的上端，其包含一第一侦测器、一显示板及一太阳能板供电元件，其中，该第一侦测器侦测该固碳微藻培养管内的气体以监测微藻生长状况，该显示板显示该第一侦测器的数据。
3.如权利要求2所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该监控装置具有至少一透孔，经由该透孔排放微藻光合作用完的O2气体到大气中。
4.如权利要求1所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该悬浮式光源件为定频或变频光源。
5.如权利要求1所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该主干具有一养分供给装置电连接于该控制装置，该养分供给装置经由一输送管连接该固碳微藻培养管，该输送管位于该主干内。
6.如权利要求5所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该养分供给装置具有一混合槽、一输送泵、一第一储存槽、一第二储存槽及一第三储存槽，该第一储存槽、该第二储存槽及该第三储存槽皆连接于该混合槽，该第一储存槽含有水，该第二储存槽含有微藻培养液，该第三储存槽含有微藻液，该输送泵将水及微藻培养液引入该混合槽内，调整浓度后再将微藻液引入该混合槽，最后将含有微藻液及微藻培养液的混合液经由该输送管引入该固碳微藻培养管。
7.如权利要求1所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该基座具有一收集排出装置电连接于该控制装置，该收集排出装置经由一收集管连接该固碳微藻培养管，该收集排出装置收集该固碳微藻培养管内微藻经由光合作用后的液体，该收集管位于该主干内。
8.如权利要求1所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该管路位于该主干内，并具有电路传输功能。
9.如权利要求1所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该基座具有一环境监控装置电连接于该控制装置，该固碳微藻培养管内部下端具有一第二侦测器，其侦测微藻液及微藻培养液的混合液的pH值、温度、湿度及该进气泵给气量，该第二侦测器经由该管路将侦测完的数据传送至该环境监控装置。
10.如权利要求9所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该基座外具有一资讯显示面板电连接于该控制装置，该环境监控装置接收来自该第二侦测器侦测的数据，并将数据显示于该资讯显示面板。
11.如权利要求9所述的具有节能及净化空气功能的微藻固碳系统，其特征在于，该基座具有一WIFI装置电连接于该控制装置，将该环境监控装置接收的数据经由WIFI无线传送至一终端，以达到远端监控微藻生长状况。
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