CN115388616B - 采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统及其方法。本发明采用多级增压液化的方法捕集火星表面二氧化碳，其中第一级压缩机出口的原料气热量用于对入口原料气进行预热，在提升第二级压缩机压缩效率的同时，可保证风机和压缩机等设备可以正常运行；而第二级压缩机出口原料气的高品质热量用于对吸附器进行加热解吸，同时加热恒温器，维持系统所处空间的合理温度。第二级压缩机出口原料气首先经过吸附器再生管路的换热介质初步冷却，随后再利用火星大气冷能进行二次冷却，并实现二氧化碳液化，整体过程实现了原料气的梯度降温，具有较高的热力学效率和经济性。

Description

采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统及其方法
技术领域
本发明属于火星探测技术领域，具体涉及一种采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统及其方法。
背景技术
火星推进剂原位制备是指勘探、获取和利用火星的天然资源在火星上原地制备运载火箭推进剂，是一种可持续性强和成本低的深空探测解决方案，能够有效降低对携带资源和地球补给的依赖，是实现地外载人探测和未来太空殖民等地外活动的关键技术手段。
火星表面大气的主要成分是二氧化碳，占总量的95.32％，其次是氮气和氩气，分别为2.7％和1.6％，还有少量的氧、水、一氧化碳及其它气体。其中，含量较高的二氧化碳是最具潜力的火星推进剂原位制备原料。
然而，火星表面气候环境具有较强的特殊性。火星大气层很薄，全年压力在680～1000Pa之间波动，不及地球大气压的百分之一；同时，因为难以通过大气运动传递表面的热量，所以其昼夜温差高达80K，夏季温度变化范围约为185K～244K，冬季温度变化范围约为172K～252K，绝大多数时间段的温度均低于风机、压缩机等设备的低温启动极限。因此，地球常规的二氧化碳捕集方法难以应用于火星表面。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中常规的二氧化碳捕集方法难以应用于火星表面低压和低温特殊环境的问题，并提供一种采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统及其方法。本发明通过多级压缩的方式对原料气进行增压，利用火星大气中的冷能液化增压后的二氧化碳气体，并实现二氧化碳的连续捕集，可为火星表面推进剂原位制备提供所需的二氧化碳。
本发明拟用如下技术方案实现本发明的目的：
第一方面，本发明提供了一种采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其包括二氧化碳液化管路、吸附器再生管路、第一级间冷却器和第二级间冷却器；
所述第一级间冷却器和第二级间冷却器中均设有构成换热接触的第一通路和第二通路；
所述二氧化碳液化管路的入口端用于通入火星大气，出口端连接液态二氧化碳储罐；二氧化碳液化管路在入口端至出口端之间依次连接过滤器、电加热器、第一级间冷却器的第一通路、低温风机、第一级压缩机、第一级间冷却器的第二通路、第二级压缩机、第二级间冷却器的第一通路、吸附器组、二氧化碳冷凝器和低温气液分离器；
所述吸附器再生管路为依次连接第二级间冷却器的第二通路、恒温器、吸附器组、集水器的循环回路，循环回路中充满换热介质；
所述吸附器组中包含两个吸附器，两个吸附器以并联方式安装切换使用，且通过阀门切换择一接入二氧化碳液化管路，另一个接入吸附器再生管路；接入二氧化碳液化管路的吸附器用于对原料气中的水汽进行吸附，接入吸附器再生管路的吸附器对内部已吸附水汽的吸附剂进行解吸再生；
所述循环回路中设有绕过恒温器的旁通管路，恒温器与旁通管路通过阀门切换择一接入循环回路中，当所述吸附器组中存在正在进行解吸再生的吸附器时，控制旁通管路接入循环回路并屏蔽恒温器，否则保持恒温器接入循环回路中吸收换热介质的热量。
作为上述第一方面的优选，所述过滤器采用静电除尘设备。
作为上述第一方面的优选，所述第一级压缩机和第二级压缩机采用容积式压缩机，且所述第二级压缩机出口压力应高于二氧化碳的三相点压力。
作为上述第一方面的优选，所述吸附器中填充的吸附剂为三氧化二铝。
作为上述第一方面的优选，所述集水器为水汽液化设备，其冷源为火星大气或液态二氧化碳。
作为上述第一方面的优选，所述换热介质为干燥气体，优选为火星大气或者二氧化碳气体或者低温气液分离器分离出的杂质气。
作为上述第一方面的优选，低温气液分离器为离心式气液分离器。
作为上述第一方面的优选，所述第一级间冷却器和第二级间冷却器采用气-气板式换热器，所述二氧化碳冷凝器采用翅片管式换热器。
作为上述第一方面的优选，整个捕集系统中除二氧化碳冷凝器外均处于绝热容器中，并通过恒温器的供热维持容器内部的温度稳定；二氧化碳冷凝器的冷源为火星大气或者温度低于二氧化碳液化温度的低温介质。
第二方面，本发明提供了一种利用上述第一方面任一方案所述系统的火星表面二氧化碳连续捕集方法，其包括：
S1、对于初始状态下均尚未吸附水汽的两个吸附器，通过阀门切换使得恒温器接入循环回路，吸附器组中的一个吸附器接入二氧化碳液化管路中进入吸附状态，另一个吸附器接入吸附器再生管路中；
S2、依次启动电加热器、低温风机、第一级压缩机、第二级压缩机和低温气液分离器，使火星大气在低温风机的作用下进入二氧化碳液化管路，首先流经过滤器去除杂质变成纯净原料气，随后依次进入电加热器和第一级间冷却器的第一通路进行预热；预热完成后的原料气在低温风机牵引下进入第一级压缩机中完成第一次增压，形成一次增压原料气；一次增压原料气进入第一级间冷却器的第二通路，与第一级间冷却器的第一通路中未预热的原料气进行换热冷却后，再进入第二级压缩机进行第二次增压，得到二次增压原料气；二次增压原料气进入第二级间冷却器的第一通路，与吸附器再生管路中的换热介质进行换热冷却，得到温度维持在273.15K以上的原料气继续进入接入二氧化碳液化管路中的吸附器去除水汽，得到二氧化碳原料气，而吸附器再生管路中的换热介质在循环过程中吸收第二级间冷却器的第一通路中二次增压原料气的热量，并将热量传递至恒温器；二氧化碳原料气继续进入二氧化碳冷凝器中进行液化，自二氧化碳冷凝器流出的气液两相混合物进入低温气液分离器进行气液分离，杂质气直接排出，液态二氧化碳则进入液态二氧化碳储罐进行存储；
S3、每当当前接入二氧化碳液化管路中的吸附器吸附饱和后，通过阀门切换使另一个吸附器被接入二氧化碳液化管路中进入吸附状态，而吸附饱和的吸附器则被切换接入吸附器再生管路中进入解吸再生状态；再对吸附器再生管路中的恒温器与旁通管路进行阀门切换，控制旁通管路接入循环回路并屏蔽恒温器，循环回路中的换热介质吸收第二级间冷却器的第一通路中二次增压原料气的热量后，依次流经旁通管路、吸附器、集水器，将吸附器中的水汽解吸带出，并在集水器中被凝结和收集；待吸附饱和的吸附器完成解析再生后，重新控制恒温器接入循环回路中进行吸热。
火星表面大气的低压和低温是进行二氧化碳捕集的最大难点，本发明提出的二氧化碳捕集系统可以有效克服上述难点，并充分利用火星大气的低温特性。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1)本发明采用多级增压液化的方法捕集火星表面二氧化碳，实现火星表面二氧化碳的连续捕集，而液态存储可延长二氧化碳的储存时间。
2)本发明对第一级压缩机出口的原料气进行冷却，并应用其热量对入口原料气进行预热，在提升第二级压缩机压缩效率的同时，可保证风机和压缩机等设备可以正常运行。
3)本发明利用第二级压缩机出口原料气的高品质热量对吸附器进行加热解吸，同时加热恒温器，维持系统所处空间的合理温度。第二级压缩机出口原料气首先经过吸附器再生管路的换热介质初步冷却，随后再利用火星大气冷能进行二次冷却，并实现二氧化碳液化，整体过程实现了原料气的梯度降温，具有较高的热力学效率和经济性。
4)本发明设置集水器用以回收吸附器再生时的水汽，在实现二氧化碳连续捕集的同时，获取宝贵的水资源。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果做进一步说明，以充分的了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是一种采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统的结构示意图。
图2是图1中系统的第一个切换状态等效示意图；
图3是图1中系统的第二个切换状态等效示意图；
图4是图1中系统的第三个切换状态等效示意图；
图5是图1中系统的第四个切换状态等效示意图；
图中：二氧化碳液化管路1、过滤器2、电加热器3、第一级间冷却器4、低温风机5、第一级压缩机6、第二级压缩机7、第二级间冷却器8、吸附器9、二氧化碳冷凝器10、低温气液分离器11、液态二氧化碳储罐12、吸附器再生管路13、集水器14、恒温器15。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。本发明各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
如图1所示，在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其组成元件包括二氧化碳液化管路1、过滤器2、电加热器3、第一级间冷却器4、低温风机5、第一级压缩机6、第二级压缩机7、第二级间冷却器8、吸附器9、二氧化碳冷凝器10、低温气液分离器11、液态二氧化碳储罐12、吸附器再生管路13、集水器14、恒温器15。整个火星表面二氧化碳连续捕集系统可在火星大气环境中运行，用于对火星大气中的二氧化碳进行液化并存储。
为了合理利用整个二氧化碳捕集流程中的各种热量和冷量，提升整体系统热效率，本发明中设计了第一级间冷却器4和第二级间冷却器8来对不同环节的气体工质进行换热，第一级间冷却器4和第二级间冷却器8中均设有构成换热接触的第一通路和第二通路。作为本发明实施例的一种较佳实现方式，第一级间冷却器4和第二级间冷却器8优选采用气-气板式换热器。
整个系统中的主要组成元件是通过二氧化碳液化管路1、吸附器再生管路13进行连接的。其中，二氧化碳液化管路1的入口端用于通入火星大气，出口端连接液态二氧化碳储罐12。二氧化碳液化管路1在入口端至出口端之间依次连接过滤器2、电加热器3、第一级间冷却器4的第一通路、低温风机5、第一级压缩机6、第一级间冷却器4的第二通路、第二级压缩机7、第二级间冷却器8的第一通路、吸附器组、二氧化碳冷凝器10和低温气液分离器11。
需说明的是，本发明中所谓的低温风机5是指能够在火星的低温环境中使用的风机，其具体型号不限，以满足使用要求为准。
二氧化碳液化管路1上的各组件是实现火星大气中二氧化碳分离和液化的关键组件，其运行原理如下：
火星大气在低温风机5的作用下进入二氧化碳液化管路1，首先流经过滤器2去除灰尘等杂质变成纯洁原料气，随后依次进入电加热器3和第一级间冷却器4第一通路进行预热，预热完成后的原料气温度应高于低温风机5和第一级压缩机6的运行温度下限。随后预热完成后的原料气在低温风机5的作用下进入第一级压缩机6完成第一次增压形成中压原料气，增压完成后的中压原料气温度会急剧上升，此时中压原料气进入第一级间冷却器4的第二通路，与未预热的原料气进行换热，降低原料气温度，提升后续的压缩效率。原料气冷却完成后进入第二级压缩机7进行第二次增压形成高压原料气，此时的高压原料气温度会再次上升，进入第二级间冷却器8的第一通路，第二级间冷却器8的第二通路中的介质进行换热冷却，原料气出口温度应维持在273.15K以上。随后换热冷却后的高压原料气进入吸附器9去除火星大气中的水汽，此时原料气剩余组分中液化温度最高的成分为二氧化碳，这部分二氧化碳原料气进入二氧化碳冷凝器10完成二氧化碳液化。但二氧化碳原料气中可能还有部分液化温度较低的杂质气尚未液化，因此自二氧化碳冷凝器10流出的是气液两相混合物。气液两相混合物进入低温气液分离器11进行气液分离，氮气和氩气等液化温度较低的杂质气直接排出，液态二氧化碳则进入液态二氧化碳储罐12进行存储。
特别需要注意的是，电加热器3仅在系统启动时开启，在稳定运行后由第一级间冷却器4提供预热所需的热量，电加热器3可以无需开启。
在本发明中，上述过滤器2可采用任意能够去除火星大气中灰尘等杂质的过滤设备，例如可以采用过滤除尘设备、旋风除尘设备或者静电除尘设备。考虑到除尘的可靠性和除尘效率，过滤器2优选选用静电除尘的方式去除原料气中的灰尘。
另外，上述第一级压缩机6和第二级压缩机7采用容积式压缩机，且第二级压缩机7出口压力应高于二氧化碳的三相点压力。
另外，吸附器组中包含了两个吸附器9，其作用是吸收原料气内的水汽。吸附器9中填充的吸附剂为三氧化二铝等对水有强吸附能力的吸附剂。但是吸附器9在运行一段时间后会出现吸附饱和的现象，因此设置两个吸附器9的目的是一用一备，启用的吸附器9进行吸附作业，而备用的吸附器9则进行解吸再生作业。
吸附器9的解吸再生是通过吸附器再生管路13来实现的。吸附器再生管路13为依次连接第二级间冷却器8的第二通路、恒温器15、吸附器组、集水器14的循环回路，循环回路中充满换热介质。
换热介质的要求是能够带走第二级间冷却器8的第一通路中增压后的原料气的热量，同时能够利用高温温度带走吸附器9中吸附的水汽。作为本发明实施例的一种较佳实现方式，换热介质可采用干燥气体，优选为火星大气或者二氧化碳气体或者低温气液分离器11分离出的杂质气。
由于吸附器组中包含两个吸附器9，因此这两个吸附器9需要同时与二氧化碳液化管路1和吸附器再生管路13进行配合，从而实现一用一备的处理模式。继续参见图1所示，两个吸附器9以并联方式安装切换使用，且两个吸附器9各自通过并联的吸附支路连接在二氧化碳液化管路1中，同时两个吸附器9也各自通过并联的解吸支路连接在吸附器再生管路13中。两条吸附支路和两条解吸支路上都各自带有控制开闭的阀门，可通过阀门切换使两个吸附器9择一接入二氧化碳液化管路1，而另一个接入吸附器再生管路13。二氧化碳液化管路1和吸附器再生管路13中的工质都可以与吸附器9中的吸附介质进行充分接触，从而实现吸附或者解吸功能。接入二氧化碳液化管路1的吸附器9用于对原料气中的水汽进行吸附，而接入吸附器再生管路13的吸附器9对内部已吸附水汽的吸附剂进行解吸再生。这两个吸附器9各自的接入管路是可随时切换的，保证一个吸附器9进行吸附另一个吸附器9进行解吸再生即可。
另外，由于吸附器9的解吸再生需要依赖于高温环境，而在吸附器再生管路13的循环回路中进入吸附器9之前恒温器15已经吸收了大量的换热介质从第二级间冷却器8中带出的热量。考虑到火星大气中水汽含量极少，吸附器9的吸附时间要远远大于解吸时间，因此本发明在循环回路中设有绕过恒温器15的旁通管路，恒温器15与旁通管路通过阀门切换择一接入循环回路中。当吸附器组中存在正在进行解吸再生的吸附器9时，控制旁通管路接入循环回路并屏蔽恒温器15，此时恒温器15不在换热介质的流通路径上，第二级间冷却器8中流出的换热介质通过旁通管路直接进入需要进行解吸再生的吸附器9中，对其中的水汽进行解吸，使得吸附介质再生。但是，吸附器组中不存在正在进行解吸再生的吸附器9时，即接入循环回路的吸附器9不需要解吸再生或者已完成解吸再生时，则可以通过阀门切换保持恒温器15接入循环回路中吸收换热介质的热量，而旁通管路则被断开。
如图2～5所示，展示了对两个吸附器9进行切换前后的整个系统等效状态。在图2中，位于上方的吸附器9处于解吸再生状态，位于下方的吸附器9处于吸附状态。而图2中位于上方的吸附器9完成解吸再生后，重新将恒温器15接入循环回路中，形成图3所示的状态。在图4中，位于下方的吸附器9处于解吸再生状态，位于上方的吸附器9处于吸附状态。而图4中位于下方的吸附器9完成解吸再生后，重新将恒温器15接入循环回路中，形成图5所示的状态。
需要说明的是，上述恒温器15的作用是维持整个捕集的内部运行温度。因为整个捕集系统运行于火星大气环境中，而火星大气表面昼夜温差高达80K，夏季温度变化范围约为185K～244K，冬季温度变化范围约为172K～252K，绝大多数时间段的温度均低于风机、压缩机等设备的低温启动极限。因此，本发明中可将整个捕集系统中除二氧化碳冷凝器10外均处于绝热容器中，并通过恒温器15吸收高压原料气的热量后，将这些热量存储并缓慢释放至绝热容器内部，维持容器内部的温度稳定。
因此，上述吸附器再生管路13中的换热介质吸收高压原料气的热量后存在两种不同的去向：一是将热量存储至恒温器15中，用以维持整体系统的运行环境；二是在存在吸附器9需要解吸再生时，用以吸附剂的再生。
另外，二氧化碳冷凝器10则可以利用火星大气的低温特点对二氧化碳气体进行液化，因此其可以直接设置在绝热容器之外。由于火星大气表面的温度可能会高于二氧化碳的液化温度，也可能会低于二氧化碳的液化温度。因此，当火星大气表面的温度低于二氧化碳的液化温度时，二氧化碳冷凝器10的冷源可直接采用火星大气，当火星大气表面的温度高于二氧化碳的液化温度时，二氧化碳冷凝器10的冷源可采用温度低于二氧化碳液化温度的低温介质。温度低于二氧化碳液化温度的低温介质。温度低于二氧化碳液化温度的低温介质可以是其他设备存储的低温流体，例如液氮、液氦等。
作为本发明实施例的一种较佳实现方式，二氧化碳冷凝器10也可以采用翅片管式换热器。
需要说明的是，上述集水器14可以采用任意能够将水汽从换热介质中分离的设备。作为本发明实施例的一种较佳实现方式，集水器14可采用水汽液化设备，其冷源为火星大气或液态二氧化碳。带有水汽的换热介质经过集水器14时，在低温冷源的作用下水汽液化而换热介质中其余组分保持气态，从而再通过吸水网或者离心分离设备将液滴从气体中分离。
另外，本发明中的低温气液分离器11实质能够适用于液态二氧化碳的低温环境的气液分离器，优选采用离心式气液分离器。
在本发明的另一实施例中，基于上述采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，还提供了一种火星表面二氧化碳连续捕集方法，其包括如下步骤：
S1、对于初始状态下均尚未吸附水汽的两个吸附器9，通过阀门切换使得恒温器15接入循环回路，吸附器组中的一个吸附器9接入二氧化碳液化管路1中进入吸附状态，另一个吸附器9接入吸附器再生管路13中；
S2、依次启动电加热器3、低温风机5、第一级压缩机6、第二级压缩机7和低温气液分离器11，使火星大气在低温风机5的作用下进入二氧化碳液化管路1，首先流经过滤器2去除杂质变成纯净原料气，随后依次进入电加热器3和第一级间冷却器4的第一通路进行预热；预热完成后的原料气在低温风机5牵引下进入第一级压缩机6中完成第一次增压，形成一次增压原料气(中压原料气)；一次增压原料气进入第一级间冷却器4的第二通路，与第一级间冷却器4的第一通路中未预热的原料气进行换热冷却后，再进入第二级压缩机7进行第二次增压，得到二次增压原料气(高压原料气)；二次增压原料气进入第二级间冷却器8的第一通路，与吸附器再生管路13中的换热介质进行换热冷却，得到温度维持在273.15K以上的原料气继续进入二氧化碳液化管路1中的吸附器9去除水汽，得到二氧化碳原料气，而吸附器再生管路13中的换热介质在循环过程中吸收第二级间冷却器8的第一通路中二次增压原料气的热量，并将热量传递至恒温器15；二氧化碳原料气继续进入二氧化碳冷凝器10中进行液化，自二氧化碳冷凝器10流出的气液两相混合物进入低温气液分离器11进行气液分离，杂质气直接排出，液态二氧化碳则进入液态二氧化碳储罐12进行存储。
S3、待当前接入二氧化碳液化管路1中的吸附器9吸附饱和后，通过阀门切换使另一个吸附器9被接入二氧化碳液化管路1中进入吸附状态，而吸附饱和的吸附器9则被切换接入吸附器再生管路13中进入解吸再生状态；再对吸附器再生管路13中的恒温器15与旁通管路进行阀门切换，控制旁通管路接入循环回路并屏蔽恒温器15，循环回路中的换热介质吸收第二级间冷却器8的第一通路中二次增压原料气的热量后，依次流经旁通管路、吸附器9、集水器14，将吸附器9中的水汽解吸带出，并在集水器14中被凝结和收集；待吸附饱和的吸附器9完成解析再生后，重新控制恒温器15接入循环回路中进行吸热。
上述S3的切换步骤需要不断的执行，每当有吸附器9吸附饱和后就需要进行依次切换操作。另外特别需要说明的是，S2中，电加热器3仅在系统启动时开启，在稳定运行后由第一级间冷却器4提供预热所需的热量。
最后需要说明的是，上述捕集系统中，采用了两级压缩系统，但这可以扩展为三级压缩或者更多级压缩系统，以提升原料气的压力，对此可不做限制。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其特征在于，包括二氧化碳液化管路（1）、吸附器再生管路（13）、第一级间冷却器（4）和第二级间冷却器（8）；
所述第一级间冷却器（4）和第二级间冷却器（8）中均设有构成换热接触的第一通路和第二通路；
所述二氧化碳液化管路（1）的入口端用于通入火星大气，出口端连接液态二氧化碳储罐（12）；二氧化碳液化管路（1）在入口端至出口端之间依次连接过滤器（2）、电加热器（3）、第一级间冷却器（4）的第一通路、低温风机（5）、第一级压缩机（6）、第一级间冷却器（4）的第二通路、第二级压缩机（7）、第二级间冷却器（8）的第一通路、吸附器组、二氧化碳冷凝器（10）和低温气液分离器（11）；
所述吸附器再生管路（13）为依次连接第二级间冷却器（8）的第二通路、恒温器（15）、吸附器组、集水器（14）的循环回路，循环回路中充满换热介质；
所述吸附器组中包含两个吸附器（9），两个吸附器（9）以并联方式安装切换使用，且通过阀门切换择一接入二氧化碳液化管路（1），另一个接入吸附器再生管路（13）；接入二氧化碳液化管路（1）的吸附器（9）用于对原料气中的水汽进行吸附，接入吸附器再生管路（13）的吸附器（9）对内部已吸附水汽的吸附剂进行解吸再生；
所述循环回路中设有绕过恒温器（15）的旁通管路，恒温器（15）与旁通管路通过阀门切换择一接入循环回路中，当所述吸附器组中存在正在进行解吸再生的吸附器（9）时，控制旁通管路接入循环回路并屏蔽恒温器（15），否则保持恒温器（15）接入循环回路中吸收换热介质的热量。
2.如权利要求1所述的采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其特征在于，所述过滤器（2）采用静电除尘设备。
3.如权利要求1所述的采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其特征在于，所述第一级压缩机（6）和第二级压缩机（7）采用容积式压缩机，且所述第二级压缩机（7）出口压力应高于二氧化碳的三相点压力。
4.如权利要求1所述的采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其特征在于，所述吸附器（9）中填充的吸附剂为三氧化二铝。
5.如权利要求1所述的采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其特征在于，所述集水器（14）为水汽液化设备，其冷源为火星大气或液态二氧化碳。
6.如权利要求1所述的采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其特征在于，所述换热介质为干燥气体，所述干燥气体为火星大气或者二氧化碳气体或者低温气液分离器（11）分离出的杂质气。
7.如权利要求1所述的采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其特征在于，低温气液分离器（11）为离心式气液分离器。
8.如权利要求1所述的采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其特征在于，所述第一级间冷却器（4）和第二级间冷却器（8）采用气-气板式换热器，所述二氧化碳冷凝器（10）采用翅片管式换热器。
9.如权利要求1所述的采用增压液化的火星表面二氧化碳连续捕集系统，其特征在于，整个捕集系统中除二氧化碳冷凝器（10）外均处于绝热容器中，并通过恒温器（15）的供热维持容器内部的温度稳定；二氧化碳冷凝器（10）的冷源为火星大气或者温度低于二氧化碳液化温度的低温介质。
10.一种利用如权利要求1~9任一所述系统的火星表面二氧化碳连续捕集方法，其特征在于，包括：
S1、对于初始状态下均尚未吸附水汽的两个吸附器（9），通过阀门切换使得恒温器（15）接入循环回路，吸附器组中的一个吸附器（9）接入二氧化碳液化管路（1）中进入吸附状态，另一个吸附器（9）接入吸附器再生管路（13）中；
S2、依次启动电加热器（3）、低温风机（5）、第一级压缩机（6）、第二级压缩机（7）和低温气液分离器（11），使火星大气在低温风机（5）的作用下进入二氧化碳液化管路（1），首先流经过滤器（2）去除杂质变成纯净原料气，随后依次进入电加热器（3）和第一级间冷却器（4）的第一通路进行预热；预热完成后的原料气在低温风机（5）牵引下进入第一级压缩机（6）中完成第一次增压，形成一次增压原料气；一次增压原料气进入第一级间冷却器（4）的第二通路，与第一级间冷却器（4）的第一通路中未预热的原料气进行换热冷却后，再进入第二级压缩机（7）进行第二次增压，得到二次增压原料气；二次增压原料气进入第二级间冷却器（8）的第一通路，与吸附器再生管路（13）中的换热介质进行换热冷却，得到温度维持在273.15K以上的原料气继续进入接入二氧化碳液化管路（1）中的吸附器（9）去除水汽，得到二氧化碳原料气，而吸附器再生管路（13）中的换热介质在循环过程中吸收第二级间冷却器（8）的第一通路中二次增压原料气的热量，并将热量传递至恒温器（15）；二氧化碳原料气继续进入二氧化碳冷凝器（10）中进行液化，自二氧化碳冷凝器（10）流出的气液两相混合物进入低温气液分离器（11）进行气液分离，杂质气直接排出，液态二氧化碳则进入液态二氧化碳储罐（12）进行存储；
S3、每当当前接入二氧化碳液化管路（1）中的吸附器（9）吸附饱和后，通过阀门切换使另一个吸附器（9）被接入二氧化碳液化管路（1）中进入吸附状态，而吸附饱和的吸附器（9）则被切换接入吸附器再生管路（13）中进入解吸再生状态；再对吸附器再生管路（13）中的恒温器（15）与旁通管路进行阀门切换，控制旁通管路接入循环回路并屏蔽恒温器（15），循环回路中的换热介质吸收第二级间冷却器（8）的第一通路中二次增压原料气的热量后，依次流经旁通管路、吸附器（9）、集水器（14），将吸附器（9）中的水汽解吸带出，并在集水器（14）中被凝结和收集；待吸附饱和的吸附器（9）完成解析再生后，重新控制恒温器（15）接入循环回路中进行吸热。
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