CN117883974B - 模块化膜隔离碳解吸装置、碳捕集系统、方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种模块化膜隔离碳解吸装置、碳捕集系统、方法及应用；所述模块化膜隔离碳解吸装置包括电解槽，所述电解槽中设有多个阴离子交换膜，所述电解槽通过所述多个阴离子交换膜分隔形成多个电解单元；各所述电解单元中均设有电极，相邻所述电解单元中所述电极的极性相反；其中，具有阳性电极的所述电解单元为阳极电解单元，具有阴性电极的所述电解单元为阴极电解单元。本发明能够降低碳解吸过程中的热量流失，且能够实现阳性电极的双面溶解和阴性电极的双面沉积，并提升碳解吸过程中的电解效率。

Description

模块化膜隔离碳解吸装置、碳捕集系统、方法及应用
技术领域
本发明属于二氧化碳回收领域，具体涉及一种模块化膜隔离碳解吸装置、碳捕集系统、方法及应用。
背景技术
为了实现烟气中二氧化碳的连续式碳捕集，授权公告号为CN113578025B的中国发明专利公开了一种烟气中二氧化碳的捕集方法及捕集系统，包括步骤：将含二氧化碳的烟气输送至吸收装置中进行二氧化碳的吸收，得吸收液和净化气体；将吸收液输送至电解吸装置的阳极电解单元中进行解吸，得到含有金属/氨配位化合物和二氧化碳的气液混合物；对气液混合物进行气液分离处理，得二氧化碳气体和分离液；将分离液输送至电解吸装置的阴极电解单元中，使分离液在阴极电解单元发生电沉积作用，得沉积金属和含氨溶液；将含氨溶液输送至吸收装置中再次进行二氧化碳的吸收。
为了实现烟气中二氧化碳的间歇式碳捕集，公开号为CN115970447A的中国发明专利申请公开了一种碳解吸方法，包括：对第一腔室的内容液和第二腔室的内容液进行第一电解，第一腔室的内容液包括碳吸收液和脱碳液中的一者，第二腔室的内容液包括碳吸收液和脱碳液中的另一者；调整第一腔室和/或第二腔室中的内容液；对第一腔室的内容液和第二腔室的内容液进行第二电解，第一腔室的内容液包括碳吸收液和解吸液中的一者，第二腔室的内容液包括碳吸收液和解吸液中的另一者；在第一电解和第二电解的过程中，将第一腔室和第二腔室的内容液限定在各自的腔室内。
上述现有技术虽然能够以连续式或间歇式的方式实现二氧化碳的捕集，但是，授权公告号为CN113578025B的中国发明专利中并未明确如何通过碳解吸装置（电解吸装置）的排布提升碳解吸过程中的电解效率。而公开号为CN115970447A的中国发明专利申请中虽然示出了多个碳解吸装置（参见其说明书附图）；但是，其也未明确如何通过碳解吸装置的排布提升碳解吸过程中的电解效率。
鉴于此，有必要提供一种模块化膜隔离碳解吸装置、碳捕集系统、方法及应用，以解决或至少缓解上述现有技术中未明确如何通过碳解吸装置的排布提升电解效率的技术缺陷。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种模块化碳解吸装置、碳捕集系统，旨在解决上述现有技术中未明确如何通过碳解吸装置的排布提升电解效率的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种模块化膜隔离碳解吸装置，所述碳解吸装置包括电解槽，所述电解槽具有底壁、第一侧壁和第二侧壁；其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁相对设置；
所述电解槽中设有多个阴离子交换膜，所述阴离子交换膜同时与所述底壁、所述第一侧壁、所述第二侧壁密封连接；并且，所述电解槽通过所述多个阴离子交换膜分隔形成多个电解单元；
各所述电解单元中均设有电极，相邻所述电解单元中所述电极的极性相反；其中，具有阳性电极的所述电解单元为阳极电解单元，具有阴性电极的所述电解单元为阴极电解单元。
进一步地，沿所述阴离子交换膜的排布方向，所述电解槽中的第一个所述电解单元和最后一个所述电解单元均为阴极电解单元。
进一步地，所述阳极电解单元中开设有阳极进液口和阳极出液口；所述阴极电解单元中开设有阴极进液口和阴极出液口；
所述阳极电解单元和所述阴极电解单元的底部均开设有底部排液口；
所述电解槽的顶部设有盖体，所述阴离子交换膜和所述盖体密封连接；
所述阳极电解单元还设有排气孔，所述排气孔的位置高于所述阳极进液口和所述阳极出液口。
进一步地，所述碳解吸装置还包括解吸液中转槽；
所述解吸液中转槽的进液端和所述阳极出液口连通设置，和/或所述解吸液中转槽的进液端和所述阳极电解单元的所述底部排液口连通设置；所述解吸液中转槽的出液端和所述阴极进液口连通设置。
进一步地，所述碳解吸装置还包括阳极液循环槽和阴极液循环槽；
所述阳极液循环槽的进液端和所述阳极出液口连通设置，所述阳极液循环槽的第一出液端和所述阳极进液口连通设置，所述阳极液循环槽的第二出液端和所述阴极液循环槽的第一进液端连通设置，所述阴极液循环槽的出液端和所述阴极进液口连通设置，所述阴极液循环槽的第二进液端和所述阴极出液口连通设置。
进一步地，所述碳解吸装置还包括液路组件；所述液路组件包括阳极电解单元进液管道、阳极电解单元出液管道、阴极电解单元进液管道和阴极电解单元出液管道；
所述阳极进液口与所述阳极电解单元进液管道连通设置，所述阳极出液口与所述阳极电解单元出液管道连通设置，所述阴极进液口与所述阴极电解单元进液管道连通设置，所述阴极出液口与所述阴极电解单元出液管道连通设置。
进一步地，所述阳极进液口位于所述阳极电解单元的下部；所述阴极进液口位于所述阴极电解单元的下部；
所述阳极出液口位于所述阳极电解单元的上部；所述阴极出液口位于所述阴极电解单元的上部。
进一步地，所述阳极进液口和所述阳极出液口均位于所述阳极电解单元的上部；所述阴极进液口和所述阴极出液口均位于所述阴极电解单元的上部。
进一步地，所述阳极进液口和所述阴极进液口均开设于所述第一侧壁上，所述阳极出液口和所述阴极出液口均开设于所述第二侧壁上；
所述电解槽还具有相对设置的第三侧壁和第四侧壁，且所述电解槽中安装有溢流阻隔板；
所述溢流阻隔板位于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，所述溢流阻隔板的一侧延伸至所述第三侧壁，另一侧延伸至所述第四侧壁；所述溢流阻隔板与所述底壁之间具有液流间隙；所述溢流阻隔板的顶部高于所述阳极进液口和所述阴极进液口的高度；
各所述阴离子交换膜的一侧与所述溢流阻隔板密封设置，另一侧与所述第一侧壁密封设置；
所述电解槽中还安装有和所述阴离子交换膜对应的溢流室分隔板，所述阴离子交换膜通过所述溢流室分隔板与所述第二侧壁密封连接，从而在每个所述电解单元中形成溢流室；所述溢流室分隔板的上端与所述盖体密封连接，所述溢流室分隔板的下端与所述底壁密封连接。
本发明还提供了一种碳捕集系统，包括碳吸收装置和如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置。
进一步地，所述碳捕集系统还包括富碳液中转槽和待吸收液中转槽；所述富碳液中转槽的进液端和所述碳吸收装置的出液端连通设置，所述富碳液中转槽的出液端和所述模块化膜隔离碳解吸装置的碳吸收液接收口连通设置；
所述待吸收液中转槽的进液端和所述模块化膜隔离碳解吸装置的待吸收液出口连通设置，所述待吸收液中转槽的出液端和所述碳吸收装置的进液端连通设置。
本发明还提供了一种如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置或如上述任意所述的碳捕集系统在捕集二氧化碳中的应用。
本发明还提供了一种间歇式碳捕集方法，采用待吸收液吸收二氧化碳气体，得碳吸收液；待吸收液中含有碳吸附剂，碳吸收液中含有与碳吸附剂结合的二氧化碳；
采用如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置对碳吸收液进行解吸处理；所述解吸处理包括至少一次电解操作，所述电解操作包括：
将碳吸收液输送至所述阳极电解单元，将解吸液输送至所述阴极电解单元，解吸液中含有与金属离子结合的碳吸附剂；对所述阳极电解单元和所述阴极电解单元进行第一电解；经所述第一电解，所述阳极电解单元中的所述碳吸收液转换为解吸液和二氧化碳气体，所述阴极电解单元中的解吸液转换为待吸收液；
在完成所述第一电解后，将所述阳极电解单元中的解吸液和所述阴极电解单元中的待吸收液排出；
向所述阴极电解单元中输送来源于所述阳极电解单元的解吸液，向所述阳极电解单元中输送碳吸收液；对所述阳极电解单元和所述阴极电解单元进行第二电解；经所述第二电解，所述阳极电解单元中的碳吸收液转换为解吸液和二氧化碳气体，所述阴极电解单元中的解吸液转换为待吸收液；
在完成所述第二电解后，将所述阳极电解单元中的解吸液和所述阴极电解单元中的待吸收液排出。
本发明还提供了一种连续流态化碳捕集方法，采用待吸收液吸收二氧化碳气体，得碳吸收液；待吸收液中含有碳吸附剂，碳吸收液中含有与碳吸附剂结合的二氧化碳；
采用如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置对碳吸收液进行解吸处理；所述解吸处理包括；
将碳吸收液持续输送至所述阳极电解单元中进行阳极电解，以使碳吸收液在所述阳极电解单元中转换为解吸液，并释放二氧化碳气体，解吸液中含有与金属离子结合的碳吸附剂；在所述阳极电解的过程中，将所述阳极电解单元中产生的解吸液持续输送至所述阴极电解单元中进行阴极电解，以使解吸液在所述阴极电解单元中进行电沉积，并转换为待吸收液。
本发明还提供了一种流态化间歇式碳捕集方法，采用待吸收液吸收二氧化碳气体，得碳吸收液；待吸收液中含有碳吸附剂，碳吸收液中含有与碳吸附剂结合的二氧化碳；
采用如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置对碳吸收液进行解吸处理；所述解吸处理包括循环电解操作和换液操作；
所述循环电解操作包括：自阳极液循环槽持续将碳吸收液输送至所述阳极电解单元进行阳极电解，以将碳吸收液转换为解吸液，并释放二氧化碳气体，解吸液中含有与金属离子结合的碳吸附剂；在所述阳极电解的过程中，将所述阳极电解单元中的内容液回流至所述阳极液循环槽，并继续输送至所述阳极电解单元，以使所述阳极液循环槽中的碳吸收液完全转换为解吸液；
自阴极液循环槽持续将解吸液输送至所述阴极电解单元进行阴极电解，以实现金属离子的电沉积，并将解吸液转换为待吸收液；在所述阴极电解的过程中，将所述阴极电解单元中的内容液回流至所述阴极液循环槽，并继续输送至所述阴极电解单元，以使所述阴极液循环槽中的解吸液完全转换为待吸收液；
所述换液操作包括：在完成所述循环电解操作后，将所述阴极液循环槽中产生的待吸收液排出；然后，将所述阳极液循环槽中产生的解吸液输送至所述阴极液循环槽；之后，向所述阳极液循环槽中注入碳吸收液。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
本发明能够降低碳解吸过程中的热量流失，且能够实现阳性电极的双面溶解和阴性电极的双面沉积，从而提升碳解吸过程中的电解效率和二氧化碳的捕集效率。一方面，本发明通过将多个阳性电解单元和阴性电解单元合并至同一电解槽内，在保证碳解吸正常开展的同时，使得散热面积减少，溶液热量损失降低；且可以在同一电解槽内进行温度的差补，使温度变化更为稳定。另一方面，本发明的电解槽中并未通过绝缘隔板进行分隔，而是直接采用阴离子交换膜进行分隔，并采用阴阳极相间的排布方式实现双面溶解和双面沉积，相比于绝缘隔板分隔的电解槽，等体积条件下二氧化碳的解吸效率以及碳吸附剂的再生效率大幅提高（理论上可提高近两倍）。
本发明还能够明显改善碳解吸过程中电沉积的均匀性。此外，本发明采用模块化的排布方式，能够减少碳解吸装置的占地面积。由于本发明的电解槽内未设置绝缘隔板，而是直接采用离子交换膜进行各腔室的隔离，本发明还大幅度降低了绝缘板材的消耗；同时，由于耗材的减少，本发明也降低了电解槽的造价成本。由于电解效率的增加，本发明同样降低了时间成本，对于一定的处理量可大幅降低投资成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明中碳解吸装置的模块示意图；
图2为本发明在某一视角下，下进上出式碳解吸装置的结构示意图；
图3为本发明在另一视角下，下进上出式碳解吸装置的结构示意图；
图4为本发明在某一视角下，上进下出式碳解吸装置的结构示意图；
图5为本发明在另一视角下，上进下出式碳解吸装置的结构示意图；
图6为本发明中上进下出式碳解吸装置的局部剖切图；
图7为本发明中具有解吸液中转槽的碳捕集系统的结构示意图；
图8为本发明中具有循环槽的碳捕集系统的结构示意图；
图9为本发明中锌板的初始状态图；其中，（a）为第一面，（b）为第二面；
图10为本发明实施例1中阳性电极在碳解吸试验后的状态图；其中，（a）为第一面，（b）为第二面；
图11为本发明实施例1中阴性电极在碳解吸试验后的状态图；其中，（a）为第一面，（b）为第二面；
图12为本发明对比例1中阳性电极在碳解吸试验后的状态图；其中，（a）为第一面，（b）为第二面；
图13为本发明对比例1中阴性电极在碳解吸试验后的状态图；其中，（a）为第一面，（b）为第二面。
附图标记：1、电解槽；2、排气孔；3、阴离子交换膜；4、阳极电解单元；5、阴极电解单元；6、阴性电极；7、阳性电极；8、阴极出液口；9、阳极出液口；10、底部排液口；11、阳极进液口；12、阴极进液口；13、溢流阻隔板；14、溢流室分隔板；15、碳吸收装置；16、富碳液中转槽；17、解吸液中转槽；18、待吸收液中转槽；19、气体收集罐；20、阳极液循环槽；21、阴极液循环槽。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量和顺序。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。此外，本发明中，对于电极第一面和第二面的描述，仅用于对电极的两面进行区分。
本发明涉及的“碳捕集”包括碳吸收和碳解吸。碳吸收是指：二氧化碳被碳吸收装置15中的待吸收液（含碳吸附剂）吸收后，生成碳吸收液（碳吸附剂和二氧化碳配位结合）。碳解吸是指：碳吸收液在碳解吸装置的阳极电解单元4中发生电解吸反应，从而在阳极电解单元4中释放二氧化碳，并转换成解吸液（碳吸附剂和金属离子配位结合）；与此同时，解吸液（可以来源于阳极电解单元4之前的电解）在阴极电解单元5中发生电沉积反应，得待吸收液。本发明涉及的“碳”指代二氧化碳。本发明中，碳吸附剂为能够与二氧化碳配位结合的物质，且该物质在阳极电解的过程中，能够与二氧化碳分离；碳吸附剂包括无机氨NH3、有机胺中的一种或多种；待吸收液为含有碳吸附剂的溶液。由于本发明中涉及液体输送，为了实现液体的输送，本领域技术人员可以选择性地设置相应管路，并在相应管路中设置输送泵。
需指出的是，以公开号为CN115970447A的中国发明专利申请为例，其各碳解吸装置槽相对独立，不仅增加了场地占用面积，也会使得二氧化碳解吸过程中的热量流失较快，导致二氧化碳解吸的电解效率降低，影响二氧化碳的捕集；此外，碳解吸装置在间歇式运行时，由于电极反应受浓差极化限制，速率较低，过电位高，能耗高，通常需在各腔室配置用于溶液循环的管道，但溶液的循环又会加快散热，从而导致二氧化碳解吸过程中的电解效率降低。
经研究，为了提升碳解吸过程中的电解效率，可以在同一电解槽中设置多个绝缘隔板，并通过所述绝缘隔板将电解槽分隔成多个具有阳极室和阴极室的电解组件；从而解决散热和场地占用的问题；然而，经申请人进一步研究发现：采用绝缘隔板虽然能够将碳解吸装置模块化，但是，其仅能够在阳极室进行电极的单面溶解、以及仅能在阴极室进行电极的单面电沉积。
参见图1-8所示，本发明提供了一种模块化膜隔离碳解吸装置，所述碳解吸装置包括电解槽1，所述电解槽1具有底壁、第一侧壁和第二侧壁；其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁相对设置；所述第一侧壁和所述第二侧壁具体可以为沿所述电解槽1长度方向对称设置的两个侧壁。
所述电解槽1中设有多个阴离子交换膜3，所述阴离子交换膜3同时与所述底壁、所述第一侧壁、所述第二侧壁密封连接；并且，所述电解槽1通过所述多个阴离子交换膜3分隔形成多个电解单元，所述阴离子交换膜3和所述电解单元均可以沿所述电解槽1的长度方向依次排布，各所述电解单元的容积可以相同。此处的密封连接可以为直接相连或间接相连，以确保所述阴离子交换膜3和所述底壁、所述第一侧壁、所述第二侧壁之间不存在供液体流动的缝隙为准。所述电解单元可以理解为用于电解的腔室，该腔室中还可以通过溢流阻隔板13进行分隔形成电解室和溢流室；所述电解单元由所述电解槽1的部分内壁和所述阴离子交换膜3围绕形成，当所述电解单元具有电解室和溢流室时，也可以由所述电解槽1的部分内壁、所述阴离子交换膜3和溢流室分隔板14围绕形成。
需说明的是，在常规的碳解吸装置，通过包含一个或多个相互独立的电解槽1，且电解槽1中仅通过一个阴离子交换膜3分隔形成一个阳极室和一个阴极室；因此，会导致常规碳解吸装置的热效率不高，电解效率低、占地面大。更重要的是，现有技术中，阳极室仅能进行电极的单面溶解、以及阴极室仅能进行电极的单面电沉积。
而本发明通过所述多个阴离子交换膜3将所述电解槽1直接分隔形成多个所述电解单元，不仅能够提升热效率和电解效率，减少占地，还能够实现阳极腔室内电极的双面溶解和阴极腔室内电极的双面电沉积。
需指出的是，由于相互独立的电解单元中仅有一对极板，即阴极板和阳极板，电解时电势线基本只分布于两极板之间，所以会出现单面溶解和单面沉积；而本发明中，由于相邻的电解单元取消了绝缘隔板而改用阴离子交换摸，使得相邻电解单元异性极板同样可以组成一个电解单元，故中间极板的两侧均存在相应的电场，故能够实现双面溶解和双面沉积；并且，本发明还能够明显提升电沉积的均匀性。
还需指出的是，在使用绝缘隔板的电解槽中，电解单元为一个阳极室和一个阴极室，即仅有一对极板，相邻电解单元间的极板因绝缘隔板的存在而无电势线分布，此时，在一个电解单元中，阳极和阴极相对的一面由于电势线的集中均匀分布，使得阳极溶解和阴极沉积主要发生在相对的这两面上。
然而，同一极板作为等势体，阳极板和阴极板的边缘甚至可能至另一面（外侧面）会产生少量的电势线，故可能会发生溶解或沉积，并且由于极板边缘和外侧的电势线分布不均匀，导致溶解和沉积不均匀。不均匀的溶解和沉积导致电极表面容易出现孔洞和尖峰，即出现能量不同的位点，会进一步导致不均匀的溶解和沉积，如此相互促进，导致电解过程电耗增加，电流效率降低。在独立的电解单元中，通常会采取包边和在电极外侧面增加惰性涂层来避免其不均匀溶解和沉积。此外，在二氧化碳的电化学解吸体系中，未通电时两块金属极板还会在电解液中自发的发生化学腐蚀，也是导致溶解和沉积不均匀的原因之一。
作为本发明具体设置的说明，为了确保碳解吸的进行，各所述电解单元中均设有电极，电极中含有与能够与所述碳吸附剂配位结合的金属元素（如：锌、铜、镍、银中的一种或多种），本发明实施例和对比例中所用的电极为锌板，其在未进行电解吸之前的状态如图9所示；各所述电解单元中的电极在初始尺寸上可以相同，在安装位置上可以安装在各腔室的中间位置，异性极板中心距可以控制在20~40 mm；极板两侧距槽壁可以为20~70 mm，距槽底可以为20~70 mm。
为了增大电极的有效面积，确保中间极板两侧电势线的均匀分布，实现双面均匀性的溶解和沉积，相邻所述电解单元中所述电极的极性相反，即阳性电极7和阴性电解交替设置；其中，具有阳性电极7的所述电解单元为阳极电解单元4，具有阴性电极6的所述电解单元为阴极电解单元5；所述阳极电解单元4和所述阴极电解单元5的容积可以相等。
为了提高阳极利用率，以及减少排气管道设置，在设置所述电解单元时，沿所述阴离子交换膜3的排布方向，所述电解槽1中的第一个所述电解单元和最后一个所述电解单元均为阴极电解单元5；即位于所述电解槽1两端的所述电解单元为所述阴极电解单元5。
为了便于所述阳极电解单元4的进液和出液，所述阳极电解单元4中开设有阳极进液口11和阳极出液口9；为了便于所述阴极电解单元5的进液和出液；所述阴极电解单元5中开设有阴极进液口12和阴极出液口8。
出于连续式碳捕集的考虑，为了确保所述电解单元中内容液的溢流，所述阳极出液口9和所述阴极出液口8通过位于所述电解单元的上部；因此，所述阳极电解单元4和所述阴极电解单元5的底部均可以开设有底部排液口10，以便于所述电解单元中内容液的完全排出，同时也便于间歇式碳捕集的开展；当然，如果仅进行间歇式碳捕集，所述阳极出液口9和所述阴极出液口8与所述底部排液口10也可以为同一开口。
为了确保碳解吸过程的密闭性，所述电解槽1的顶部设有盖体，所述阴离子交换膜3和所述盖体密封连接；为了确保二氧化碳气体的收集，所述阳极电解单元4还设有排气孔2，所述排气孔2的位置高于所述阳极进液口11和所述阳极出液口9；作为一实施方式，所述盖体在每个所述阳极电解单元4的位置处均开设有所述排气孔2；作为另一实施方式，为了方便极板更换或槽体检修操作，所述排气孔2及相应管道可以设置于所述阳极电解单元4侧面槽壁的上部，且高于所述阳极电解单元4的内容液液面。所述碳解吸装置还可以设置气体收集罐19，所述气体收集罐19和所述排气孔2连通设置，从而便于气体的统一收集。
为了实现所述阳极电解单元4和所述阴极电解单元5中容液的同排同送，且为了确保解吸液的输送，所述碳解吸装置还包括解吸液中转槽17；所述解吸液中转槽17的进液端和所述阳极出液口9连通设置，和/或所述解吸液中转槽17的进液端与所述阳极电解单元4的所述底部排液口10连通设置；所述解吸液中转槽17的出液端和所述阴极进液口12连通设置。
为了实现流态化间歇式碳捕集，所述碳解吸装置还包括阳极液循环槽20和阴极液循环槽21；通过所述阳极液循环槽20和所述阴极液循环槽21，可以扩大所述阳极电解单元4和所述阴极电解单元5的处理量，促进电解单元内的液体流动，减少浓差极化，提高解吸过程电流效率，降低单位二氧化碳的解吸能耗。所述阳极液循环槽20和所述阴极液循环槽21也可以保证各腔室中溶液的同排同送。
在具体设置上，所述阳极液循环槽20的进液端和所述阳极出液口9连通设置，所述阳极液循环槽20的第一出液端和所述阳极进液口11连通设置，所述阳极液循环槽20的第二出液端和所述阴极液循环槽21的第一进液端连通设置，所述阴极液循环槽21的出液端和所述阴极进液口12连通设置，所述阴极液循环槽21的第二进液端和所述阴极出液口8连通设置。
为了实现各所述阳极电解单元4和各所述阴极电解单元5的统一进液出液，保证各电解单元内溶液的同排同送，所述碳解吸装置还包括液路组件；所述液路组件包括阳极电解单元4进液管道、阳极电解单元4出液管道、阴极电解单元5进液管道和阴极电解单元5出液管道。
所述阳极进液口11与所述阳极电解单元4进液管道连通设置，所述阳极出液口9与所述阳极电解单元4出液管道连通设置，所述阴极进液口12与所述阴极电解单元5进液管道连通设置，所述阴极出液口8与所述阴极电解单元5出液管道连通设置。
为了实现所述电解单元的下部进液和上部溢流，所述阳极进液口11位于所述阳极电解单元4的下部；所述阴极进液口12位于所述阴极电解单元5的下部；所述阳极出液口9位于所述阳极电解单元4的上部；所述阴极出液口8位于所述阴极电解单元5的上部。为了延长反应路径，所述阳极进液口11和所述阴极进液口12均开设于所述第一侧壁上，所述阳极出液口9和所述阴极出液口8均开设于所述第二侧壁上。
为了实现所述电解单元的上部进液和上部溢流，所述阳极进液口11和所述阳极出液口9均位于所述阳极电解单元4的上部；所述阴极进液口12和所述阴极出液口8均位于所述阴极电解单元5的上部。
进一步地，为了延长反应路径，所述阳极进液口11和所述阴极进液口12均开设于所述第一侧壁上，所述阳极出液口9和所述阴极出液口8均开设于所述第二侧壁上。
所述电解槽1还具有相对设置的第三侧壁和第四侧壁，且所述电解槽1中安装有溢流阻隔板13。
所述溢流阻隔板13位于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，所述溢流阻隔板13的一侧延伸至所述第三侧壁，另一侧延伸至所述第四侧壁；所述溢流阻隔板13与所述底壁之间具有液流间隙；所述溢流阻隔板13的顶部高于所述阳极进液口11和所述阴极进液口12的高度，具体可以延伸至所述电解槽1的顶部，与所述盖体密封连接。
各所述阴离子交换膜3的一侧与所述溢流阻隔板13密封设置，另一侧与所述第一侧壁密封设置。
所述电解槽1中还安装有和所述阴离子交换膜3对应的溢流室分隔板14，所述阴离子交换膜3通过溢流室分隔板14与所述第二侧壁密封连接，从而在每个所述电解单元中形成溢流室；所述溢流室分隔板14的上端与所述盖体密封连接，所述溢流室分隔板14的下端与所述底壁密封连接。
本发明还提供了一种碳捕集系统，包括碳吸收装置15和如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置。
为了实现碳吸收液和待吸收液的中转，从而保证碳捕集的运行，所述碳捕集系统还包括富碳液中转槽16和待吸收液中转槽18；所述富碳液中转槽16的进液端和所述碳吸收装置15的出液端连通设置，所述富碳液中转槽16的出液端和所述模块化膜隔离碳解吸装置的碳吸收液接收口连通设置。
所述待吸收液中转槽18的进液端和所述模块化膜隔离碳解吸装置的待吸收液出口连通设置，所述待吸收液中转槽18的出液端和所述碳吸收装置15的进液端连通设置。
本发明还提供了一种如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置或如述任意所述的碳捕集系统在捕集二氧化碳中的应用。
作为所述应用的具体方式，本发明还提供了一种间歇式碳捕集方法，采用待吸收液吸收二氧化碳气体，得碳吸收液；待吸收液中含有碳吸附剂，碳吸收液中含有与碳吸附剂结合的二氧化碳。
采用如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置对碳吸收液进行解吸处理；所述解吸处理包括至少一次电解操作，所述电解操作包括：
将碳吸收液输送至所述阳极电解单元4，将解吸液输送至所述阴极电解单元5，解吸液中含有与金属离子结合的碳吸附剂；对所述阳极电解单元4和所述阴极电解单元5进行第一电解；经所述第一电解，所述阳极电解单元4中的所述碳吸收液转换为解吸液和二氧化碳气体，所述阴极电解单元5中的解吸液转换为待吸收液。
在完成所述第一电解后，将所述阳极电解单元4中的解吸液和所述阴极电解单元5中的待吸收液排出。
向所述阴极电解单元5中输送来源于所述阳极电解单元4的解吸液，向所述阳极电解单元4中输送碳吸收液；对所述阳极电解单元4和所述阴极电解单元5进行第二电解；经所述第二电解，所述阳极电解单元4中的所述碳吸收液转换为解吸液和二氧化碳气体，所述阴极电解单元5中的解吸液转换为待吸收液。
在完成所述第二电解后，将所述阳极电解单元4中的解吸液和所述阴极电解单元5中的待吸收液排出。
由于溶液不对等的排出和排入，会使得单侧溶液对膜的压力较大，使膜受压变形，不仅降低其使用寿命，而且可能造成其与电极板接触。因此，在进行间歇式碳捕集时，同一所述电解槽内，各所述电解单元中同时以相同的流量输入等体积的溶液，或同时以相同的流量排出等体积的溶液。
本发明还提供了一种连续流态化碳捕集方法，采用待吸收液吸收二氧化碳气体，得碳吸收液；待吸收液中含有碳吸附剂，碳吸收液中含有与碳吸附剂结合的二氧化碳。
采用如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置对碳吸收液进行解吸处理；所述解吸处理包括：
将碳吸收液持续输送至所述阳极电解单元4中进行阳极电解，以使碳吸收液在所述阳极电解单元4中转换为解吸液，并释放二氧化碳气体，解吸液中含有与金属离子结合的碳吸附剂；在所述阳极电解的过程中，将所述阳极电解单元4中产生的解吸液持续输送至所述阴极电解单元5中进行阴极电解，以使解吸液在所述阴极电解单元5中进行电沉积，并转换为待吸收液。
本发明还提供了一种流态化间歇式碳捕集方法，采用待吸收液吸收二氧化碳气体，得碳吸收液；待吸收液中含有碳吸附剂，碳吸收液中含有与碳吸附剂结合的二氧化碳。
采用如上述任意所述的模块化膜隔离碳解吸装置对碳吸收液进行解吸处理；所述解吸处理包括循环电解操作和换液操作。
所述循环电解操作包括：自阳极液循环槽20持续将碳吸收液输送至所述阳极电解单元4进行阳极电解，以将碳吸收液转换为解吸液，并释放二氧化碳气体，解吸液中含有与金属离子结合的碳吸附剂；在所述阳极电解的过程中，将所述阳极电解单元4中的内容液回流至所述阳极液循环槽20，并继续输送至所述阳极电解单元4，以使所述阳极液循环槽20中的碳吸收液完全转换为解吸液。
自阴极液循环槽21持续将解吸液输送至所述阴极电解单元5进行阴极电解，以实现金属离子的电沉积，并将解吸液转换为待吸收液；在所述阴极电解的过程中，将所述阴极电解单元5中的内容液回流至所述阴极液循环槽21，并继续输送至所述阴极电解单元5，以使所述阴极液循环槽21中的解吸液完全转换为待吸收液。
所述换液操作包括：在完成所述循环电解操作后，将所述阴极液循环槽21中产生的待吸收液排出；然后，将所述阳极液循环槽20中产生的解吸液输送至所述阴极液循环槽21；之后，向所述阳极液循环槽20中注入碳吸收液。
本发明中，在进行连续流态化碳捕集或流态化间歇式碳捕集时，同一所述电解槽内，各所述电解单元中同时以相同的流量输入等体积的溶液进行充槽等操作，或同时以相同的流量排出等体积的溶液进行最终排液等操作。
以下为本发明的具体示例：
实施例1：模块化膜隔离碳解吸装置
本实施例提供的碳解吸装置包括电解槽1，电解槽1具有底壁、第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁；其中，第一侧壁和第二侧壁相对设置，第三侧壁和第四侧壁相对设置。
电解槽1中设有多个阴离子交换膜3，阴离子交换膜3同时与底壁、第一侧壁、第二侧壁贴合且密封连接；并且，电解槽1通过多个阴离子交换膜3分隔形成多个电解单元。
各电解单元中均设有电极，相邻电解单元中电极的极性相反；其中，具有阳性电极7（阳极板为锌板）的电解单元为阳极电解单元4，具有阴性电极6（阴极板为锌板）的电解单元为阴极电解单元5；沿阴离子交换膜3的排布方向，电解槽1中的第一个电解单元和最后一个电解单元均为阴极电解单元5。
碳解吸试验：
本实施例中，阴离子交换膜的数量为4片，异极中心距为25 mm，极板尺寸为82 mm×76 mm×3 mm（有效面积82 mm×72 mm）。
本实施例中，电流密度为200 A/m2，解吸温度为50 ℃，运行时长为8 h。
本实施例中，各电解单元的充液量均为300mL。
阳极电解单元中溶液的初始成分为：有机胺碳吸收剂（乙二胺）2 mol/L，氢氧化钾2 mol/L，氯化钾0.5 mol/L，氯化锌0.2 mol/L，二氧化碳0.5 loading（loading为二氧化碳与碳吸收剂的摩尔比）。
阴极电解单元中溶液的初始成分为：有机胺碳吸收剂（乙二胺）2 mol/L，氢氧化钾2 mol/L，氯化钾0.5 mol/L，氯化锌0.7 mol/L，二氧化碳0.2 loading。
实验过程中，采用蠕动泵控制各电解单元内的溶液处于流动状态，流速控制在25mL/min左右。
试验结果：
如图10-11所示，本实施例实现了阳性电极的双面溶解和阴极电极的双面沉积，且电沉积的均匀性较对比例1明显改善；本实施例中，电流效率为96.77%，电耗为184.58 kJ/mol CO2。
实施例2：下进上出式碳解吸装置
本实施例提供的碳解吸装置包括电解槽1，电解槽1具有底壁、第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁；其中，第一侧壁和第二侧壁相对设置，第三侧壁和第四侧壁相对设置。
电解槽1中设有多个阴离子交换膜3，阴离子交换膜3同时与底壁、第一侧壁、第二侧壁贴合且密封连接；并且，电解槽1通过多个阴离子交换膜3分隔形成多个电解单元。
各电解单元中均设有电极，相邻电解单元中电极的极性相反；其中，具有阳性电极7的电解单元为阳极电解单元4，具有阴性电极6的电解单元为阴极电解单元5；沿阴离子交换膜3的排布方向，电解槽1中的第一个电解单元和最后一个电解单元均为阴极电解单元5。
各阳极电解单元4中开设有阳极进液口11和阳极出液口9；各阴极电解单元5中开设有阴极进液口12和阴极出液口8；各阳极电解单元4和阴极电解单元5的底部均开设有底部排液口10；电解槽1的顶部设有盖体，阴离子交换膜3和盖体密封连接；盖体在每个阳极电解单元4的位置处均开设有排气孔2，排气孔2与气体收集罐19连通设置。
阳极进液口11位于阳极电解单元4的下部；阴极进液口12位于阴极电解单元5的下部；阳极出液口9位于阳极电解单元4的上部；阴极出液口8位于阴极电解单元5的上部；阳极进液口11和阴极进液口12均开设于第一侧壁上，阳极出液口9和阴极出液口8均开设于第二侧壁上。
实施例3：上进下出式碳解吸装置
与实施例2相比，本实施例调整了阳极进液口11和阳极出液口9的相对位置、以及阴极进液口12和阴极出液口8的相对位置，并增设了溢流阻隔板13和溢流室分隔板14。
本实施例的具体调整如下，除下述调整外，其他设置同实施例2：
阳极进液口11和阳极出液口9均位于阳极电解单元4的上部；阴极进液口12和阴极出液口8均位于阴极电解单元5的上部。
电解槽1中安装有溢流阻隔板13；溢流阻隔板13位于第一侧壁和第二侧壁之间，溢流阻隔板13的一侧延伸至第三侧壁，与第三侧壁贴合密封设置，溢流阻隔板13的另一侧延伸至第四侧壁，与第四侧壁贴合密封设置；溢流阻隔板13与底壁之间具有液流间隙；溢流阻隔板13的顶部高于阳极进液口11和阴极进液口12的高度，延伸至电解槽的顶部。
各阴离子交换膜3的一侧与溢流阻隔板13贴合密封设置，另一侧与第一侧壁贴合密封设置。
电解槽1中还安装有和阴离子交换膜3对应的溢流室分隔板14，阴离子交换膜3通过溢流室分隔板14与第二侧壁密封连接（溢流室分隔板14与溢流阻隔板13、第二侧壁贴合密封设置），从而在每个电解单元中形成溢流室；溢流室分隔板14的上端与盖体密封连接，溢流室分隔板14的下端与底壁密封连接。
实施例4：具有解吸液中转槽的碳解吸装置
与实施例2或实施例3相比，本实施例在实施例2或实施例3的基础上，增设了解吸液中转槽17。
解吸液中转槽17的进液端和阳极出液口9连通设置，和/或解吸液中转槽17的进液端与阳极电解单元4的底部排液口10连通设置；解吸液中转槽17的出液端和阴极进液口12连通设置。
实施例5：具有循环槽的碳解吸装置
与实施例2或实施例3相比，本实施例在实施例2或实施例3的基础上，增设了阳极液循环槽20和阴极液循环槽21。
阳极液循环槽20的进液端和阳极出液口9连通设置，阳极液循环槽20的第一出液端和阳极进液口11连通设置，阳极液循环槽20的第二出液端和阴极液循环槽21的第一进液端连通设置，阴极液循环槽21的出液端和阴极进液口12连通设置，阴极液循环槽21的第二进液端和阴极出液口8连通设置。
阳极电解单元4的底部排液口10和阳极液循环槽20连通设置，阴极电解单元5的底部排液口10和阴极液循环槽21连通设置。
实施例6：具有解吸液中转槽的碳捕集系统
与实施例4相比，本实施例在实施例4的基础上，增设了碳吸收装置15、富碳液中转槽16和待吸收液中转槽18。
富碳液中转槽16的进液端和碳吸收装置15的出液端连通设置，富碳液中转槽16的出液端和模块化膜隔离碳解吸装置的碳吸收液接收口连通设置；待吸收液中转槽18的进液端和模块化膜隔离碳解吸装置的待吸收液出口连通设置，待吸收液中转槽18的出液端和碳吸收装置15的进液端连通设置。
其中，模块化膜隔离碳解吸装置的碳吸收液接收口开设于各阳极电解单元4；模块化膜隔离碳解吸装置的解吸液接收口开设于解吸液中转槽17；模块化膜隔离碳解吸装置的待吸收液出口开设于各阴极电解单元5（如：阴极出液口8或阴极电解单元5的底部排液口10）。
实施例7：具有循环槽的碳捕集系统
与实施例5相比，本实施例在实施例5的基础上，增设了碳吸收装置15、富碳液中转槽16和待吸收液中转槽18。
富碳液中转槽16的进液端和碳吸收装置15的出液端连通设置，富碳液中转槽16的出液端和模块化膜隔离碳解吸装置的碳吸收液接收口连通设置；待吸收液中转槽18的进液端和模块化膜隔离碳解吸装置的待吸收液出口连通设置，待吸收液中转槽18的出液端和碳吸收装置15的进液端连通设置。
其中，模块化膜隔离碳解吸装置的碳吸收液接收口开设于阳极液循环槽20；模块化膜隔离碳解吸装置的待吸收液出口开设于阴极液循环槽21。
实施例8：间歇式碳捕集方法
本实施例采用实施例6中的碳捕集系统进行二氧化碳的捕集。
第一次电解吸时，将一定量的富碳液（来自碳吸收装置15的碳吸收液）从阳极进液口11输送至阳极电解单元4；与此同时，将同体积的贫碳液（解吸液）从阴极进液口12输送至阴极电解单元5，阴极出液口8、阳极出液口9以及底部排液口10均封闭。
然后，电源正极接阳性电极7，电源负极接阴性电极6，进行二氧化碳的电解吸过程。解吸时，阳性电极7发生金属的溶解，同时产生二氧化碳和解吸液，二氧化碳不断从排气孔2排出至气体收集罐19，阴性电极6发生金属沉积，同时产生待吸收液。电解吸完成后，解吸液和待吸收液从底部排液口10分别同时排至各自的中转槽（解吸液中转槽17，待吸收液中转槽18）。解吸液做为下一次的阴极液，待吸收液则送至吸收塔吸收二氧化碳。
第二次电解吸时，同时将富碳液和解吸液分别由阳极进液口11和阴极进液口12输送至阳极电解单元4和阴极电解单元5，封闭阳极出液口9、阴极出液口8和底部排液口10，接通电源后即可进行二氧化碳的解吸。
如此进行多次多槽的电化学解吸，期间视极板和膜情况，可进行更换后继续进行解吸。
实施例9：连续流态化碳捕集方法
本实施例采用实施例6中的碳捕集系统进行二氧化碳的捕集。
启动时，先用富碳液（碳吸收液）和贫碳液（解吸液）分别对阳极电解单元4和阴极电解单元5进行充槽（封闭底部排液口10）。富碳液中转槽16一直与阳极电解单元4连通，富碳液通过管道从阳极进液口11输送至阳极电解单元4，阳极出液口9与解吸液中转槽17连通，解吸液中转槽17与阴极进液口12连通，使得阳极电解单元4中产生的解吸液能通过管道自解吸液中转槽17输送至阴极进液口12后进入至阴极电解单元5，阴极出液口8与待吸收液中转槽18连通。电源正极接阳性电极7，电源负极接阴性电极6，连续进行二氧化碳的电解吸过程。
电解吸时，阳性电极7发生金属的溶解，同时产生二氧化碳和解吸液，二氧化碳不断从排气孔2排出至气体收集罐19，阴性电极6发生金属沉积，同时产生待吸收液。富碳液在阳极电解单元4转化成解吸液，解吸液通过阳极出液口9进入解吸液中转槽17，然后再通过阴极进液口12进入阴极电解单元5，解吸液在阴极电解单元5中转化成待吸收液，待吸收液通过阴极出液口8进入待吸收液中转槽18，并返回至碳吸收装置15。
同时进行多槽的电化学解吸，期间视极板和膜情况，可进行更换后继续进行解吸。
实施例10：流态化间歇式碳捕集方法
本实施例采用实施例7中的碳捕集系统进行二氧化碳的捕集。
第一次电解吸时，先将富碳液（来自碳吸收装置15的碳吸收液）送至富碳液中转槽16，再输送至阳极液循环槽20，同时配制或获取相同体积的贫碳液（解吸液）置于阴极液循环槽21；然后，同时将富碳液从阳极进液口11输送至阳极电解单元4，将贫碳液从阴极进液口12输送至阴极电解单元5，仅封闭底部排液口10，待溶液体积增加至一定程度，阳极电解单元4中的溶液（阳极液）会从阳极出液口9溢流而出并返回至阳极液循环槽20，阴极电解单元5中的溶液（阴极液）会从阴极出液口8溢流而出并返回至阴极液循环槽21，如此循环流动。
之后，电源正极接阳性电极7，电源负极接阴性电极6，进行二氧化碳的电解吸过程。电解吸时，阳性电极7发生金属的溶解，同时产生二氧化碳和解吸液，二氧化碳不断从排气孔2排出至气体收集罐19，阴性电极6发生金属沉积，同时产生待吸收液。电解吸完成后，阳极液循环槽20中的溶液全部转化成解吸液，阴极液循环槽21中的溶液全部转化成待吸收液。解吸液做为下一次的阴极液，待吸收液则送至碳吸收装置15吸收二氧化碳。
第二次电解吸时，将电解槽1内的液体通过底部排液口10分别排至相应的循环槽；之后，将阴极液循环槽21中的待吸收液全部送至待吸收液中转槽18，阳极液循环槽20中的解吸液转运至阴极液循环槽21，富碳液从富碳液中转槽16转送至阳极液循环槽20，接通电源后即可进行二氧化碳的解吸。
如此进行多次多槽的电化学解吸，期间视极板和膜情况，可进行更换后继续进行解吸。此外，视处理量可进行模块化迅速叠加。
对比例1：常规碳解吸装置
碳解吸装置包括电解槽，碳解吸槽中设有一个阳性电极、一个阴性电极和一个阴离子交换膜，阳性电极（阳极板为锌板）和阴性电极（阴极板为锌板）通过阴离子交换膜分隔设置，形成阳极室和阴极室。
碳解吸试验：
本对比例中，阴离子交换膜的数量为1片，异极中心距为25 mm，极板尺寸为82 mm×76 mm×3 mm（有效面积82 mm×72 mm）。
本对比例中，电流密度为200 A/m2，解吸温度为50 ℃，运行时长为8 h。
本对比例中，阳极室和阴极室的充液量均为300mL。
阳极室溶液的初始成分为：有机胺碳吸收剂（乙二胺）2 mol/L，氢氧化钾2 mol/L，氯化钾0.5 mol/L，氯化锌0.2 mol/L，二氧化碳0.5 loading。
阴极室溶液的初始成分为：有机胺碳吸收剂（乙二胺）2 mol/L，氢氧化钾2 mol/L，氯化钾0.5 mol/L，氯化锌0.7 mol/L，二氧化碳0.2 loading。
实验过程中，采用蠕动泵控制各腔室内的溶液处于流动状态，流速控制在25 mL/min左右。
试验结果：
如图12-13所示，本对比例主要在阳性电极的第一面（朝向阴极电极的面）发生电溶解，以及主要在阴性电极的第一面（朝向阳极电极的面）发生电沉积，且电沉积的均匀性明显较差；本对比例中，电流效率为93.25%，电耗为214.05 kJ/mol CO2。注：由于阳极室溶液会对阳性电极产生化学腐蚀，因此阳性电极的第二面属于正常现象。
本发明的上述技术方案中，以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims (23)

1.一种碳捕集系统，其特征在于，包括碳吸收装置和模块化膜隔离碳解吸装置；
所述模块化膜隔离碳解吸装置包括电解槽，所述电解槽具有底壁、第一侧壁和第二侧壁；其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁相对设置；
所述电解槽中设有多个阴离子交换膜，所述阴离子交换膜同时与所述底壁、所述第一侧壁、所述第二侧壁密封连接；并且，所述电解槽通过所述多个阴离子交换膜分隔形成多个电解单元；
各所述电解单元中均设有电极，相邻所述电解单元中所述电极的极性相反；其中，具有阳性电极的所述电解单元为阳极电解单元，具有阴性电极的所述电解单元为阴极电解单元。
2.根据权利要求1所述的碳捕集系统，其特征在于，沿所述阴离子交换膜的排布方向，所述电解槽中的第一个所述电解单元和最后一个所述电解单元均为阴极电解单元。
3.根据权利要求1所述的碳捕集系统，其特征在于，所述阳极电解单元中开设有阳极进液口和阳极出液口；所述阴极电解单元中开设有阴极进液口和阴极出液口；
所述阳极电解单元和所述阴极电解单元的底部均开设有底部排液口；
所述电解槽的顶部设有盖体，所述阴离子交换膜和所述盖体密封连接；
所述阳极电解单元还设有排气孔，所述排气孔的位置高于所述阳极进液口和所述阳极出液口。
4.根据权利要求3所述的碳捕集系统，其特征在于，所述模块化膜隔离碳解吸装置还包括解吸液中转槽；
所述解吸液中转槽的进液端和所述阳极出液口连通设置，和/或所述解吸液中转槽的进液端与所述阳极电解单元的所述底部排液口连通设置；所述解吸液中转槽的出液端和所述阴极进液口连通设置。
5.根据权利要求3所述的碳捕集系统，其特征在于，所述模块化膜隔离碳解吸装置还包括阳极液循环槽和阴极液循环槽；
所述阳极液循环槽的进液端和所述阳极出液口连通设置，所述阳极液循环槽的第一出液端和所述阳极进液口连通设置，所述阳极液循环槽的第二出液端和所述阴极液循环槽的第一进液端连通设置，所述阴极液循环槽的出液端和所述阴极进液口连通设置，所述阴极液循环槽的第二进液端和所述阴极出液口连通设置。
6.根据权利要求3所述的碳捕集系统，其特征在于，所述模块化膜隔离碳解吸装置还包括液路组件；所述液路组件包括阳极电解单元进液管道、阳极电解单元出液管道、阴极电解单元进液管道和阴极电解单元出液管道；
所述阳极进液口与所述阳极电解单元进液管道连通设置，所述阳极出液口与所述阳极电解单元出液管道连通设置，所述阴极进液口与所述阴极电解单元进液管道连通设置，所述阴极出液口与所述阴极电解单元出液管道连通设置。
7.根据权利要求3-6任意一项所述的碳捕集系统，其特征在于，所述阳极进液口位于所述阳极电解单元的下部；所述阴极进液口位于所述阴极电解单元的下部；
所述阳极出液口位于所述阳极电解单元的上部；所述阴极出液口位于所述阴极电解单元的上部。
8.根据权利要求3-6任意一项所述的碳捕集系统，其特征在于，所述阳极进液口和所述阳极出液口均位于所述阳极电解单元的上部；所述阴极进液口和所述阴极出液口均位于所述阴极电解单元的上部。
9.根据权利要求8所述的碳捕集系统，其特征在于，所述阳极进液口和所述阴极进液口均开设于所述第一侧壁上，所述阳极出液口和所述阴极出液口均开设于所述第二侧壁上；
所述电解槽还具有相对设置的第三侧壁和第四侧壁，且所述电解槽中安装有溢流阻隔板；
所述溢流阻隔板位于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，所述溢流阻隔板的一侧延伸至所述第三侧壁，另一侧延伸至所述第四侧壁；所述溢流阻隔板与所述底壁之间具有液流间隙；所述溢流阻隔板的顶部高于所述阳极进液口和所述阴极进液口的高度；
各所述阴离子交换膜的一侧与所述溢流阻隔板密封设置，另一侧与所述第一侧壁密封设置；
所述电解槽中还安装有和所述阴离子交换膜对应的溢流室分隔板，所述阴离子交换膜通过所述溢流室分隔板与所述第二侧壁密封连接，从而在每个所述电解单元中形成溢流室；所述溢流室分隔板的上端与所述盖体密封连接，所述溢流室分隔板的下端与所述底壁密封连接。
10.根据权利要求1所述的碳捕集系统，其特征在于，所述碳捕集系统还包括富碳液中转槽和待吸收液中转槽；所述富碳液中转槽的进液端和所述碳吸收装置的出液端连通设置，所述富碳液中转槽的出液端和所述模块化膜隔离碳解吸装置的碳吸收液接收口连通设置；
所述待吸收液中转槽的进液端和所述模块化膜隔离碳解吸装置的待吸收液出口连通设置，所述待吸收液中转槽的出液端和所述碳吸收装置的进液端连通设置。
11.一种如权利要求1-10任意一项所述的碳捕集系统在捕集二氧化碳中的应用。
12.一种基于如权利要求1-10任意一项所述碳捕集系统的间歇式碳捕集方法，其特征在于，采用待吸收液吸收二氧化碳气体，得碳吸收液；待吸收液中含有碳吸附剂，碳吸收液中含有与碳吸附剂结合的二氧化碳；
采用所述模块化膜隔离碳解吸装置对碳吸收液进行解吸处理；所述解吸处理包括至少一次电解操作，所述电解操作包括：
将碳吸收液输送至所述阳极电解单元，将解吸液输送至所述阴极电解单元，解吸液中含有与金属离子结合的碳吸附剂；对所述阳极电解单元和所述阴极电解单元进行第一电解；经所述第一电解，所述阳极电解单元中的所述碳吸收液转换为解吸液和二氧化碳气体，所述阴极电解单元中的解吸液转换为待吸收液；
在完成所述第一电解后，将所述阳极电解单元中的解吸液和所述阴极电解单元中的待吸收液排出；
向所述阴极电解单元中输送来源于所述阳极电解单元的解吸液，向所述阳极电解单元中输送碳吸收液；对所述阳极电解单元和所述阴极电解单元进行第二电解；经所述第二电解，所述阳极电解单元中的碳吸收液转换为解吸液和二氧化碳气体，所述阴极电解单元中的解吸液转换为待吸收液；
在完成所述第二电解后，将所述阳极电解单元中的解吸液和所述阴极电解单元中的待吸收液排出。
13.一种基于如权利要求1-10任意一项所述碳捕集系统的连续流态化碳捕集方法，其特征在于，采用待吸收液吸收二氧化碳气体，得碳吸收液；待吸收液中含有碳吸附剂，碳吸收液中含有与碳吸附剂结合的二氧化碳；
采用所述模块化膜隔离碳解吸装置对碳吸收液进行解吸处理；所述解吸处理包括；
将碳吸收液持续输送至所述阳极电解单元中进行阳极电解，以使碳吸收液在所述阳极电解单元中转换为解吸液，并释放二氧化碳气体，解吸液中含有与金属离子结合的碳吸附剂；在所述阳极电解的过程中，将所述阳极电解单元中产生的解吸液持续输送至所述阴极电解单元中进行阴极电解，以使解吸液在所述阴极电解单元中进行电沉积，并转换为待吸收液。
14.一种基于如权利要求1-10任意一项所述碳捕集系统的流态化间歇式碳捕集方法，其特征在于，采用待吸收液吸收二氧化碳气体，得碳吸收液；待吸收液中含有碳吸附剂，碳吸收液中含有与碳吸附剂结合的二氧化碳；
采用所述模块化膜隔离碳解吸装置对碳吸收液进行解吸处理；所述解吸处理包括循环电解操作和换液操作；
所述循环电解操作包括：自阳极液循环槽持续将碳吸收液输送至所述阳极电解单元进行阳极电解，以将碳吸收液转换为解吸液，并释放二氧化碳气体，解吸液中含有与金属离子结合的碳吸附剂；在所述阳极电解的过程中，将所述阳极电解单元中的内容液回流至所述阳极液循环槽，并继续输送至所述阳极电解单元，以使所述阳极液循环槽中的碳吸收液完全转换为解吸液；
自阴极液循环槽持续将解吸液输送至所述阴极电解单元进行阴极电解，以实现金属离子的电沉积，并将解吸液转换为待吸收液；在所述阴极电解的过程中，将所述阴极电解单元中的内容液回流至所述阴极液循环槽，并继续输送至所述阴极电解单元，以使所述阴极液循环槽中的解吸液完全转换为待吸收液；
所述换液操作包括：在完成所述循环电解操作后，将所述阴极液循环槽中产生的待吸收液排出；然后，将所述阳极液循环槽中产生的解吸液输送至所述阴极液循环槽；之后，向所述阳极液循环槽中注入碳吸收液。
15.一种模块化膜隔离碳解吸装置在捕集二氧化碳中的应用，其特征在于，所述模块化膜隔离碳解吸装置包括电解槽，所述电解槽具有底壁、第一侧壁和第二侧壁；其中，所述第一侧壁和所述第二侧壁相对设置；
所述电解槽中设有多个阴离子交换膜，所述阴离子交换膜同时与所述底壁、所述第一侧壁、所述第二侧壁密封连接；并且，所述电解槽通过所述多个阴离子交换膜分隔形成多个电解单元；
各所述电解单元中均设有电极，相邻所述电解单元中所述电极的极性相反；其中，具有阳性电极的所述电解单元为阳极电解单元，具有阴性电极的所述电解单元为阴极电解单元。
16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，沿所述阴离子交换膜的排布方向，所述电解槽中的第一个所述电解单元和最后一个所述电解单元均为阴极电解单元。
17.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，所述阳极电解单元中开设有阳极进液口和阳极出液口；所述阴极电解单元中开设有阴极进液口和阴极出液口；
所述阳极电解单元和所述阴极电解单元的底部均开设有底部排液口；
所述电解槽的顶部设有盖体，所述阴离子交换膜和所述盖体密封连接；
所述阳极电解单元还设有排气孔，所述排气孔的位置高于所述阳极进液口和所述阳极出液口。
18.根据权利要求17所述的应用，其特征在于，所述模块化膜隔离碳解吸装置还包括解吸液中转槽；
所述解吸液中转槽的进液端和所述阳极出液口连通设置，和/或所述解吸液中转槽的进液端与所述阳极电解单元的所述底部排液口连通设置；所述解吸液中转槽的出液端和所述阴极进液口连通设置。
19.根据权利要求17所述的应用，其特征在于，所述模块化膜隔离碳解吸装置还包括阳极液循环槽和阴极液循环槽；
所述阳极液循环槽的进液端和所述阳极出液口连通设置，所述阳极液循环槽的第一出液端和所述阳极进液口连通设置，所述阳极液循环槽的第二出液端和所述阴极液循环槽的第一进液端连通设置，所述阴极液循环槽的出液端和所述阴极进液口连通设置，所述阴极液循环槽的第二进液端和所述阴极出液口连通设置。
20.根据权利要求17所述的应用，其特征在于，所述模块化膜隔离碳解吸装置还包括液路组件；所述液路组件包括阳极电解单元进液管道、阳极电解单元出液管道、阴极电解单元进液管道和阴极电解单元出液管道；
所述阳极进液口与所述阳极电解单元进液管道连通设置，所述阳极出液口与所述阳极电解单元出液管道连通设置，所述阴极进液口与所述阴极电解单元进液管道连通设置，所述阴极出液口与所述阴极电解单元出液管道连通设置。
21.根据权利要求17-20任意一项所述的应用，其特征在于，所述阳极进液口位于所述阳极电解单元的下部；所述阴极进液口位于所述阴极电解单元的下部；
所述阳极出液口位于所述阳极电解单元的上部；所述阴极出液口位于所述阴极电解单元的上部。
22.根据权利要求17-20任意一项所述的应用，其特征在于，所述阳极进液口和所述阳极出液口均位于所述阳极电解单元的上部；所述阴极进液口和所述阴极出液口均位于所述阴极电解单元的上部。
23.根据权利要求22所述的应用，其特征在于，所述阳极进液口和所述阴极进液口均开设于所述第一侧壁上，所述阳极出液口和所述阴极出液口均开设于所述第二侧壁上；
所述电解槽还具有相对设置的第三侧壁和第四侧壁，且所述电解槽中安装有溢流阻隔板；
所述溢流阻隔板位于所述第一侧壁和所述第二侧壁之间，所述溢流阻隔板的一侧延伸至所述第三侧壁，另一侧延伸至所述第四侧壁；所述溢流阻隔板与所述底壁之间具有液流间隙；所述溢流阻隔板的顶部高于所述阳极进液口和所述阴极进液口的高度；
各所述阴离子交换膜的一侧与所述溢流阻隔板密封设置，另一侧与所述第一侧壁密封设置；
所述电解槽中还安装有和所述阴离子交换膜对应的溢流室分隔板，所述阴离子交换膜通过所述溢流室分隔板与所述第二侧壁密封连接，从而在每个所述电解单元中形成溢流室；所述溢流室分隔板的上端与所述盖体密封连接，所述溢流室分隔板的下端与所述底壁密封连接。
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