CN202570147U - 一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置。现有装置条件难控制，能耗大。本实用新型装置包括一个或多个管状反应装置，多个管状反应装置串联组成放大水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料装置，其中电源分别供电，管状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管，管状反应装置包括第一管状石英玻璃/陶瓷、第一管状金属网放电正极、第一管状反应器、第一管状金属网接地极、高压脉冲电源、第一进气口、第一出气口、第一压力缓冲球。本实用新型将捕集到的温室气体二氧化碳通过电化学处理而转化为易贮存、易运输、清洁可再生绿色能源的成分，方法简单，转化效果好，清洁无污染。
Description
技术领域
本实用新型属于绿色有机燃料合成技术领域，尤其涉及一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置。
背景技术
当今全球气候系统的变暖已是无可置疑，IPCC报告认为，过去50年发生的气候变化90%以上是以化石燃料燃烧为主的人类活动造成的。整个国际社会并未在利用CO2为资源上有足够的技术贮备，人们担忧的是能源耗竭对人类造成的影响，世界各国正奋力加紧新技术的开发力度。捕捉、储存、转化和利用CO2的新技术，建立新一代能源体系正引起了科学界的关注，甲烷、甲醇、甲酸、多糖类或氨基酸作为新的能源储存形式，它们具有很大的优势，如甲醇是最简单的液态氧化碳氢化合物，物化性质稳定。比氢气，水煤气，天然气等储存，运输起来更方便，更安全。作为燃料，甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯、碳酸甲酯更清洁，更环保。
目前由二氧化碳制有机燃料的方法有很多，如有利用二氧化碳与氢气按比例混合后，先转化为一氧化碳，再与氢气混合加压经加热、催化生成甲醇(CN 1157281)；有在常压、高空速的条件下使用催化剂催化其反应制甲烷(CN 1107078)有利用以离子液体为导电介质中的电化学反应装置使氢气还原二氧化碳还原生成甲醇等有机化合物(CN 101250711)，有在临界条件下利用紫外激光束分解二氧化碳(US 7807025)。上述方法在一定程度上提出了由二氧化碳制有机燃料的方法，但都存在一些缺陷和不足。如化学合成法步骤繁琐，条件苛刻，能耗大。催化法工艺复杂，催化剂昂贵，且易中毒失去其活性。离子液体粘度大，传质慢，转化效率不理想，并且离子液体价格昂贵，很难实现大规模生产化。紫外光分解二氧化碳的过程中，临界条件比较难控制，比如需要较高压力（7.38Mpa）。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置包括一个或多个管状反应装置，多个管状反应装置串联组成放大水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料装置，其中电源分别供电，管状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；所述的管状反应装置包括第一管状石英玻璃/陶瓷、第一管状金属网放电正极、第一管状反应器、第一管状金属网接地极、高压脉冲电源、第一进气口、第一出气口、第一压力缓冲球；第一管状反应器内壁上设有第一管状金属网接地极，第一管状反应器内设有第一管状石英玻璃/陶瓷、第一管状金属网放电正极，第一管状石英玻璃/陶瓷设在第一管状反应器正中间，第一管状反应器各个方向产生等量的自由基或氢原子，第一管状石英玻璃/陶瓷内壁上设有第一管状金属网放电正极，第一管状反应器上设有第一进气口、第一出气口、第一压力缓冲球，高压脉冲电源的正极穿过第一管状反应器与第一管状金属网放电正极相连，高压脉冲电源的负极穿过第一管状反应器与第一管状金属网接地极相连。
本实用新型的有益效果：
本实用新型利用介质挡板放电氢原子发生器使氢气产生的强还原性氢原子自由基，在常压常温下，将CO2分子中高价态的C还原为低价态的有机分子。从而使CO2以甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯、碳酸甲酯的形式合成有机燃料，能克服上述各方法的不足，电能可以是来自一些非稳定的新能源，如风能、太阳能、潮汐能等。而等离子体反应器能耗低，能源利用率高，装置简易方便操作，绿色无污染。
附图说明
图1是一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置的结构示意图；
图2是一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置截面结构示意图。
图中：第一管状石英玻璃/陶瓷1、 第一管状金属网放电正极2、第一管状反应器3、第一管状金属网接地极4、高压脉冲电源5、第一进气口6、第一出气口7、第一压力缓冲球8。
具体实施方式
如图1、2所示，一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置包括一个或多个管状反应装置，多个管状反应装置串联组成放大水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料装置，其中电源分别供电，管状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；所述的管状反应装置包括第一管状石英玻璃/陶瓷1、第一管状金属网放电正极2、第一管状反应器3、第一管状金属网接地极4、高压脉冲电源5、第一进气口6、第一出气口7、第一压力缓冲球8；第一管状反应器3内壁上设有第一管状金属网接地极4，第一管状反应器3内设有第一管状石英玻璃/陶瓷1、第一管状金属网放电正极2，第一管状石英玻璃/陶瓷1设在第一管状反应器3正中间，第一管状反应器3各个方向产生等量的自由基或氢原子，第一管状石英玻璃/陶瓷1内壁上设有第一管状金属网放电正极2，第一管状反应器3上设有第一进气口6、第一出气口7、第一压力缓冲球8，高压脉冲电源5的正极穿过第一管状反应器3与第一管状金属网放电正极2相连，高压脉冲电源5的负极穿过第一管状反应器3与第一管状金属网接地极4相连。
一种使用水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置的方法是：原子源或自由基源气体和反应气体按照体积比从第一进气口6进入第一管状反应器3中，第一管状反应器3各个方向产生等量的自由基或氢原子，管状同轴中心通入原子源或自由基源气体并在电极轴中心向外辐射能增加氢原子的产率，第一管状金属网放电正极2接高压脉冲电源5的正极，第一管状金属网接地极4接高压脉冲电源5的负极；启动高压脉冲电源5提供电源，将电源电压控制在0.1～100kV，第一压力缓冲球8自动调节第一管状反应器3内的压力至0.1Mpa～3Mpa，温度控制在0℃～40℃；开始反应后，第一管状金属网放电正极2放电激活第一管状反应器3的原子源或自由基源物质分子，原子源或自由基源物质分子产生的氢原子与二氧化碳反应；反应T分钟，其中T>0，从第一出气口7抽取定量气体生成物用于检测，并从第一管状反应器3取定量液态生成物用于检测制得有机燃料成分；通过现有技术检测气体生成物和液体生成物，测得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一种或多种生成物的混合物。
所述的原子源或自由基源气体为氢气、水蒸气或氢气加水蒸气；所述的反应气体为二氧化碳、氮气或二氧化碳加氮气；其中，H2：CO2的体积比为0.1～3.0，H2O：CO2的体积比为0.1～3.0，所述的保护性气体为氢气、氦气、氖气、氮气、二氧化碳或氩气。
Claims (1)
1.一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置，其特征在于包括一个或多个管状反应装置，多个管状反应装置串联组成放大水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料装置，其中电源分别供电，管状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；所述的管状反应装置包括第一管状石英玻璃/陶瓷（1）、第一管状金属网放电正极（2）、第一管状反应器（3）、第一管状金属网接地极（4）、高压脉冲电源（5）、第一进气口（6）、第一出气口（7）、第一压力缓冲球（8）；第一管状反应器（3）内壁上设有第一管状金属网接地极（4），第一管状反应器（3）内设有第一管状石英玻璃/陶瓷（1）、第一管状金属网放电正极（2），第一管状石英玻璃/陶瓷（1）设在第一管状反应器（3）正中间，第一管状反应器（3）各个方向产生等量的自由基或氢原子，第一管状石英玻璃/陶瓷（1）内壁上设有第一管状金属网放电正极（2），第一管状反应器（3）上设有第一进气口（6）、第一出气口（7）、第一压力缓冲球（8），高压脉冲电源（5）的正极穿过第一管状反应器（3）与第一管状金属网放电正极（2）相连，高压脉冲电源（5）的负极穿过第一管状反应器（3）与第一管状金属网接地极（4）相连。
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