CN105268387B - 太阳能二氧化碳微波催化燃料装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置，包括水溶液池、二氧化碳罐、远程防爆催化管、催化槽、横向催化芯、纵向催化芯、远程防爆监测器、可燃气体罐、液体燃料罐、微波电源、磁控管、太阳能热水器、空气能热水器、远程防爆检测系统。二氧化碳在超高压脉冲与微波诱导催化，产生液体燃料(如甲醇、甲酸、己炔)与可燃气体(一氧化碳、氢气、甲烷)，实现二氧化碳能源化利用的目的；且该反应过程所需设备精简，操作步骤少，有效实现转化率高的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能二氧化碳微波催化燃料装置及工艺。
背景技术
二氧化碳属于温室气体，在全球日趋变暖的气候环境下，二氧化碳的有效利用，变成一种环保经济的民生战略。二氧化碳其化学特性使得它有可能通过化学反应得到有机燃料，这一科学研究，是科学界各国科学家一直致力的科学领域。但现有的通过二氧化碳制取有机燃料的工艺，大多生产效率低，原材料利用率低，设备成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供太阳能二氧化碳微波催化燃料装置及工艺，可以有效降低二氧化碳有机反应的设备成本，同时有效提高材料利用率和生产效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置，包括水溶液池、二氧化碳罐、远程防爆催化管、催化槽、横向催化芯、纵向催化芯、远程防爆监测器、可燃气体罐、液体燃料罐、微波电源、磁控管、太阳能热水器、空气能热水器、远程防爆检测系统，所述水溶液池和分别与太阳能热水器、空气能热水器连通，水溶液池同时连通到催化槽，所述催化槽内包括设置在其前后槽壁上的横向催化芯和设置在横向催化芯上且垂直横向催化芯的纵向催化芯，二氧化碳罐和催化槽之间通过远程防爆催化管连通，每相邻两个催化槽内设置有一个远程防爆催化管，相邻催化槽之间的远程防爆催化管上设置有远程防爆监测器，装置末端的催化槽内上部连接到可燃气体罐且其底部连接到液体燃料罐，所述可燃气体罐下侧设置有远程防爆监测器，每个催化槽底端设置有磁控管，每个磁控管均与微波电源连接，所有远程防爆监测器均连接至远程防爆监测系统。二氧化碳在超高压脉冲与微波诱导催化，产生液体燃料(如甲醇、甲酸、己炔)与可燃气体(一氧化碳、氢气、甲烷)，实现二氧化碳能源化利用的目的；且该反应过程所需设备精简，操作步骤少，有效实现转化率高的技术效果。
作为一种改进，所述催化槽并排设置三到十五个。
作为一种改进，所述远程防爆催化管的排气端口设于催化槽的槽深二分之一偏下，所述横向催化芯设于催化槽槽深二分之一偏上且低于槽深三分之二。
作为一种改进，所述催化槽并排设置有四个。
作为一种改进，所述横向催化芯和纵向催化芯焊接后连接在一起。
作为一种改进，所述远程防爆催化管包括设置在远程防爆催化管内上部的上横向脉冲催化芯、垂直连接在上横向脉冲催化芯上的纵向脉冲催化芯及平行上横向脉冲催化芯同时和纵向脉冲催化芯相连接的下横向脉冲催化芯，上横向脉冲催化芯和超高压脉冲发生器连接，所述上横向脉冲催化芯和超高压脉冲发生器之间设置有绝缘体，所述远程防爆催化管上还连接有远程防爆监测器。
一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置的操作工艺，其特征在于：包括如下步骤：1)、依次打开远程防爆监控系统、微波电源和其他各系统的电源开关；
2)、打开水溶液池阀门，使得经太阳能热水器和空气能热水器加热过的水溶液流入催化槽；
3)、打开二氧化碳罐的阀门，将二氧化碳经远程防爆催化管输入催化槽内，经横向催化芯、纵向催化芯和磁控管发出的微波对催化槽内溶液的协同催化作用下，生成液体燃料甲醇、甲酸和乙炔等，同时产生可燃气体一氧化碳、氢气和甲烷等；
4)、将可燃气体收入可燃气体罐，通过冷却完成气水分离工艺，制得纯净的可燃气体一氧化碳、氢气和甲烷等；
5)、将液体燃料收入液体燃料罐，然后对其进行脱水处理，制得纯净的液体燃料甲醇、甲酸和乙炔等；
6)、打开远程防爆监测器开关，在线检测各催化槽出口的压力、温度、气体成分、流量和流速的参数。
作为一种改进，所述经太阳能热水器和空气能热水器加热过的水溶液流的温度为50-80℃。
作为一种改进，所述水溶液池中的水溶液为过滤处理的清水配成0.1％-10％浓度的钠盐或钾盐溶液或海水。
作为一种改进，所述催化槽内水溶液的高度为催化槽槽深的三分之二。
本发明采用的技术方案，其有益效果在于：二氧化碳在超高压脉冲与微波诱导催化，产生液体燃料(如甲醇、甲酸、己炔)与可燃气体(一氧化碳、氢气、甲烷)，实现二氧化碳能源化利用的目的；且该反应过程所需设备精简，操作步骤少，有效实现转化率高的技术效果。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1是本发明一种实施例的结构示意图；
图2是本发明中远程防爆催化管的结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示本发明一种实施例的结构示意图，所述一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置，包括水溶液池1、二氧化碳罐2、远程防爆催化管3、催化槽4、横向催化芯5、纵向催化芯6、远程防爆监测器7、可燃气体罐8、液体燃料罐9、微波电源10、磁控管11、太阳能热水器12、空气能热水器13、远程防爆检测系统，所述水溶液池和分别与太阳能热水器、空气能热水器连通，水溶液池同时连通到催化槽，所述催化槽内包括设置在其前后槽壁上的横向催化芯和设置在横向催化芯上且垂直横向催化芯的纵向催化芯，二氧化碳罐和催化槽之间通过远程防爆催化管连通，每相邻两个催化槽内设置有一个远程防爆催化管，相邻催化槽之间的远程防爆催化管上设置有远程防爆监测器，装置末端的催化槽内上部连接到可燃气体罐且其底部连接到液体燃料罐，所述可燃气体罐下侧设置有远程防爆监测器，每个催化槽底端设置有磁控管，每个磁控管均与微波电源连接，所有远程防爆监测器均连接至远程防爆监测系统。
二氧化碳在超高压脉冲与微波诱导催化，产生液体燃料(如甲醇、甲酸、己炔)与可燃气体(一氧化碳、氢气、甲烷)，实现二氧化碳能源化利用的目的；且该反应过程所需设备精简，操作步骤少，有效实现转化率高的技术效果。
本实施例中，所述催化槽并排设置三到十五个。
所述远程防爆催化管的排气端口设于催化槽的槽深二分之一偏下，所述横向催化芯设于催化槽槽深二分之一偏上且低于槽深三分之二。
所述催化槽并排设置有四个。
所述横向催化芯和纵向催化芯焊接后连接在一起。
所述远程防爆催化管包括设置在远程防爆催化管内上部的上横向脉冲催化芯14、垂直连接在上横向脉冲催化芯上的纵向脉冲催化芯15及平行上横向脉冲催化芯同时和纵向脉冲催化芯相连接的下横向脉冲催化芯16，上横向脉冲催化芯和超高压脉冲发生器18连接，超高压脉冲发生器上设有脉冲电源19，所述上横向脉冲催化芯和超高压脉冲发生器之间设置有绝缘体17，所述远程防爆催化管上还连接有远程防爆监测器20。
本发明提供的一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置的操作工艺，包括如下步骤：1)、依次打开远程防爆监控系统、微波电源和其他各系统的电源开关；2)、打开水溶液池阀门，使得经太阳能热水器和空气能热水器加热过的水溶液流入催化槽；3)、打开二氧化碳罐的阀门，将二氧化碳经远程防爆催化管输入催化槽内，经横向催化芯、纵向催化芯和磁控管发出的微波对催化槽内溶液的协同催化作用下，生成液体燃料甲醇、甲酸和乙炔等，同时产生可燃气体一氧化碳、氢气和甲烷等；4)、将可燃气体收入可燃气体罐，通过冷却完成气水分离工艺，制得纯净的可燃气体一氧化碳、氢气和甲烷等；5)、将液体燃料收入液体燃料罐，然后对其进行脱水处理，制得纯净的液体燃料甲醇、甲酸和乙炔等；6)、打开远程防爆监测器开关，在线检测各催化槽出口的压力、温度、气体成分、流量和流速的参数。
经太阳能热水器和空气能热水器加热过的水溶液流的温度为50-80℃。
所述水溶液池中的水溶液为过滤处理的清水配成0.1％-10％浓度的钠盐或钾盐溶液或海水。
所述催化槽内水溶液的高度为催化槽槽深的三分之二。
在远程防爆催化管内主要完成的化学反应为：
CO2——C+O2
在催化槽内主要完成的化学反应为：
C+H2O——CO+H2
CO+H2O——CO2+H2
CO2+H2O——液体燃料(如甲醇、甲酸、乙炔)
CO2+H2O——可燃气体(如一氧化碳、氢气、甲烷)
如图2所示，远程防爆催化管工作流程如下：
一、打开脉冲电源开关；
二、打开二氧化碳罐2的阀门，将二氧化碳送入远程防爆催化管内，在上横向脉冲催化芯、纵向脉冲催化芯及下横向脉冲催化芯的高压脉冲环境下发生如下反应：CO2——C+O2
上述远程防爆催化管工作过程，超高压脉冲发生器的开启电压优选200-1200KV，脉冲电源功率优选10-500KV。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
Claims (9)
1.一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置，其特征在于：包括水溶液池(1)、二氧化碳罐(2)、远程防爆催化管(3)、催化槽(4)、横向催化芯(5)、纵向催化芯(6)、远程防爆监测器(7)、可燃气体罐(8)、液体燃料罐(9)、微波电源(10)、磁控管(11)、太阳能热水器(12)、空气能热水器(13)、远程防爆检测系统，所述水溶液池和分别与太阳能热水器、空气能热水器连通，水溶液池同时连通到催化槽，所述催化槽内包括设置在其前后槽壁上的横向催化芯和设置在横向催化芯上且垂直横向催化芯的纵向催化芯，二氧化碳罐和催化槽之间通过远程防爆催化管连通，每相邻两个催化槽内设置有一个远程防爆催化管，相邻催化槽之间的远程防爆催化管上设置有远程防爆监测器，装置末端的催化槽内上部连接到可燃气体罐且其底部连接到液体燃料罐，所述可燃气体罐下侧设置有远程防爆监测器，每个催化槽底端设置有磁控管，每个磁控管均与微波电源连接，所有远程防爆监测器均连接至远程防爆监测系统；所述远程防爆催化管包括设置在远程防爆催化管内上部的上横向脉冲催化芯(14)、垂直连接在上横向脉冲催化芯上的纵向脉冲催化芯(15)及平行上横向脉冲催化芯同时和纵向脉冲催化芯相连接的下横向脉冲催化芯(16)，上横向脉冲催化芯和超高压脉冲发生器(18)连接，超高压脉冲发生器上设有脉冲电源(19)，所述上横向脉冲催化芯和超高压脉冲发生器之间设置有绝缘体(17)，所述远程防爆催化管上还连接有远程防爆监测器(20)。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置，其特征在于：所述催化槽并排设置三到十五个。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置，其特征在于：所述远程防爆催化管的排气端口设于催化槽的槽深二分之一偏下，所述横向催化芯设于催化槽槽深二分之一偏上且低于槽深三分之二。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置，其特征在于：所述催化槽并排设置有四个。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能二氧化碳微波催化燃料装置，其特征在于：所述横向催化芯和纵向催化芯焊接后连接在一起。
6.一种权利要求1所述的太阳能二氧化碳微波催化燃料装置的操作工艺，其特征在于：包括如下步骤：1)、依次打开远程防爆监控系统、微波电源和其他各系统的电源开关；2)、打开水溶液池阀门，使得经太阳能热水器和空气能热水器加热过的水溶液流入催化槽；3)、打开二氧化碳罐的阀门，将二氧化碳经远程防爆催化管输入催化槽内，经横向催化芯、纵向催化芯和磁控管发出的微波对催化槽内溶液的协同催化作用下，生成液体燃料甲醇、甲酸和乙炔，同时产生可燃气体一氧化碳、氢气和甲烷；4)、将可燃气体收入可燃气体罐，通过冷却完成气水分离工艺，制得纯净的可燃气体一氧化碳、氢气和甲烷；5)、将液体燃料收入液体燃料罐，然后对其进行脱水处理，制得纯净的液体燃料甲醇、甲酸和乙炔；6)、打开远程防爆监测器开关，在线检测各催化槽出口的压力、温度、气体成分、流量和流速的参数。
7.根据权利要求6所述的太阳能二氧化碳微波催化燃料装置的操作工艺，其特征在于：经太阳能热水器和空气能热水器加热过的水溶液流的温度为50-80℃。
8.根据权利要求6所述的太阳能二氧化碳微波催化燃料装置的操作工艺，其特征在于：所述水溶液池中的水溶液为过滤处理的清水配成0.1％-10％浓度的钠盐或钾盐溶液或海水。
9.根据权利要求6所述的太阳能二氧化碳微波催化燃料装置的操作工艺，其特征在于：所述催化槽内水溶液的高度为催化槽槽深的三分之二。
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