TWI784901B

TWI784901B - 捕捉二氧化碳再利用裝置之運用方法

Info

Publication number: TWI784901B
Application number: TW111111082A
Authority: TW
Inventors: 李威勳
Original assignee: 信昌宏工業股份有限公司
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2022-11-21
Also published as: TW202337547A

Abstract

一種捕捉二氧化碳再利用裝置之運用方法，將空氣引入一管狀本體，管狀本體中有用於反應的捕碳芯，捕碳芯能二氧化碳反應後能產生碳酸鈣(CaCo₃)以及水(H₂O)，接著將碳酸鈣與水收集後進行再處理(如加熱取出CO2或者作為建築用材料)，利用本發明結構輕盈的優點，本發明能在移動下能夠捕捉環境中的二氧化碳，並將二氧化碳回收後進行再處理利用。

Description

捕捉二氧化碳再利用裝置之運用方法

本發明關於捕捉二氧化碳技術有關，特別是指一種捕捉二氧化碳再利用裝置之運用方法。

全球已面臨溫室體增加與能源短缺的問題，但是未來數十年，化石燃料仍是主要的初級能源，如何降低二氧化碳排放已成為全球重要的課題。二氧化碳捕獲封存及再利用(CO 2 capture,storage and utilization，簡稱CCSU)佔整體CCSU費用近2/3，國際間主要以提高捕獲效率與降低捕獲成本為重點研發方向。

目前CO₂捕獲技術是指把發電、石化、鋼鐵、水泥、造紙等排放能源的CO₂回收，可以利用如吸收法、吸附法、薄膜分離法將CO₂捕獲吸收，然而，對於移動的汙染源(例如汽機車)等卻沒有相關的二氧化碳捕獲裝置，原因在於前述的吸收法、吸附法、薄膜分離法設備體積大，且整體捕獲製程能耗高，導致每噸CO₂的成本為50~70美元，而令業者卻步。另外，CO₂捕獲的技術目前仍以固定式的設備為主，而空氣需要透過如風向變化才能捕獲二氧化碳，當夏季或者無風力狀態下，無法捕捉二氧化碳導致環境中二氧化碳濃度高等問題。

如何開發一種成本低且容易收集二氧化碳的方式，是相關業者積極解決的課題。

本發明的主要目的即在於提供一種捕捉二氧化碳再利用裝置，將空氣引入一管狀本體，管狀本體中有用於反應的捕碳芯，捕碳芯能二氧化碳反應後能產生碳酸鈣(CaCo₃)以及水(H₂O)，接著將碳酸鈣與水收集後進行再處理(如加熱取出CO₂或者作為建築用材料)。

本發明的另一目的即在於提供捕捉二氧化碳再利用之方法，該管狀本體可以手持或者設置在一交通工具上，在移動時捕捉環境中的二氧化碳，相較於目前固定式捕捉二氧化碳的設備而言，本發明的不受到大氣影響，可以隨時捕捉二氧化碳。

緣此，本發明之其包含有一管狀本體，該管狀本體包含有一進氣口、一排氣口，該管狀本體在該進氣口與該排氣口之間設有一捕碳芯以及一設置在該捕碳芯下端之儲存區；該進氣口設置在該管狀本體的上端，導入空氣藉由該進氣口流入該管狀本體內進而與該捕碳芯進行反應；該捕碳芯設置在該管狀本體內部，該捕碳芯是由固態之捕捉單元以及一固定單元所構成，將氫氧化鈣配置在該固定單元內，再將該捕碳芯設置在該管狀本體內部，透過氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳進行反應形成反應水溶液與反應後的空氣，反應後的空氣從該排氣口排放，反應水溶液則流入儲存區加以儲存。

在本發明的實施例中，該捕捉單元是氫氧化鈣。

在本發明的實施例中，該捕捉單元是金屬有機框架PCP。

在本發明的實施例中，該進氣口設有多個矽膠片。

在本發明的實施例中，該管狀本體可選用透明或者半透明的材質所製造。

在本發明的實施例中，該儲存區內設有一感測器，且該捕碳芯的捕捉單元選用氫氧化鈣時，則反應水溶液則為碳酸鈣水溶液，該感測器用於偵測碳酸鈣水溶液的容量以及碳酸鈣水溶液中二氧化碳濃度，並且該感測器電性連接一顯示裝置，藉由該顯示裝置接收該感測器的感測資訊，進而指示使用者將該儲存區中的碳酸鈣水溶液回收。

進一步運用前述捕捉二氧化碳再利用裝置收集二氧化碳的方法包含有：將前述的捕捉二氧化碳再利用裝置安裝在一自行車的前叉，前述的前叉至少設有用於固定該捕捉二氧化碳再利用裝置的固定架，自行車在移動中將外界環境的空氣從該捕捉二氧化碳再利用裝置的進氣口導入該管狀本體內部，該捕碳芯則與二氧化碳反應形成反應水溶液以及反應後空氣。

在本發明的實施例中，該捕捉二氧化碳再利用裝置內設有一感測器，且該捕碳芯的捕捉單元選用氫氧化鈣時，則反應水溶液則為碳酸鈣水溶液，該感測器用於偵測碳鈣水溶液容量以及碳酸鈣水溶液中二氧化碳濃度，該自行車是一公共自行車，該自行車上有一儀表板，該儀表板設有一顯示裝置，該感測器與該顯示裝置電性連接，由該顯示裝置顯示二氧化碳捕裝置內的狀態，進而指示使用者將該儲存區中的碳酸鈣水溶液回收。

在本發明的實施例，該自行車可停放在一自行車租借站，該自行車租借站設有一回收箱，將碳酸鈣水溶液加以回收。

透過上述說明，本發明可獲得的功效大致如下：

1.本發明所提供的捕捉二氧化碳再利用裝置結構輕盈，可以手持或者結合在自行車上，或者結合在交通工具，因此在城市中移動時可透過本發明捕捉空氣中的二氧化碳，藉由捕碳芯與二氧化碳產生反應形成反應水溶液，若採用氫氧化鈣作為捕捉單元時，不僅二氧化碳不會散逸到外界，並且碳酸鈣水溶液更可依需求回收利用。

2.當捕捉單元採用氫氧化鈣時，首先，氫氧化鈣水溶液狀態為透明清澈的，而加入二氧化碳時就會變成乳白色混濁狀，因此，管狀本體可選用透明的材料所製作(如壓克力、PET、PC)等，當使用者發現捕捉二氧化碳再利用裝置之儲存區的碳酸鈣水溶液容量過多或者過於混濁時，即可根據指示將碳酸鈣水溶液回收。

3.本發明更可配合公共自行車租借系統，讓使用者在騎乘公共自行車時收集環境中的二氧化碳，當碳酸鈣水溶液過多時可透過租借站的回收箱將捕捉二氧化碳再利用裝置回收、更換。

4.回收的碳酸鈣水溶液可以根據需求使用，例如運用在水泥廠作為水泥的原料，或者是製作成輕質的碳酸鈣運用在造紙廠生產紙漿，或者是作為農業肥料或是對土壤調整酸鹼值，已達成二氧化碳再利用之目的。

100:管狀本體

11:進氣口

111:矽膠片

12:排氣口

13:捕碳芯

131:捕捉單元

132:固定單元

14:儲存區

15:感測器

W:碳酸鈣水溶液

20:顯示裝置

200:自行車

201:固定架

300:回收箱

圖1：本發明捕捉二氧化碳再利用裝置結構圖。

圖2：是圖1的運作示意圖。

圖3：是捕捉二氧化碳再利用裝置另一實施例結構圖。

圖4：是本發明捕捉二氧化碳再利用裝置配置在公共自行車的示意圖。

圖5：是將碳酸鈣水溶液回收的示意圖。

為使貴審查委員能對本發明之特徵與其特點有更進一步之了解與認同，茲列舉以下較佳之實施例並配合圖式說明如下：

如圖1與圖2所示，本發明之捕捉二氧化碳再利用之裝置1包含有：一管狀本體100，該管狀本體100包含有一進氣口11、一排氣口12，該管狀本體100在該進氣口11與該排氣口12之間設有一捕碳芯13以及一設置在該捕碳芯13下端之儲存區14。

請參閱圖1、圖2該進氣口11設置在該管狀本體100的上端，在該進氣口11設有多個軟質之矽膠片111，當空氣引導進入筒狀本體100時，能夠防止空氣逆流；請繼續參閱圖2，進氣口11可導入空氣藉由該進氣口11流入該管狀本體100內進而與該捕碳芯13進行反應。

如圖1、圖2所示，該捕碳芯13設置在該管狀本體11內部，該捕碳芯13是由固態之捕捉單元131以及一固定單元132所構成，在本發明的實施例中，捕捉單元131以氫氧化鈣作為說明，但實際上不僅限於此，也可以使用PCP，將捕捉單元131配置在該固定單元132內，再將該捕碳芯13設置在該管狀本體11內部，透過捕捉單元131與空氣中的二氧化碳進行反應形成反應後空氣與反應水溶液，在本實施例中，反應水溶液是碳酸鈣水溶液W，反應後的空氣從該排氣口12排放，碳酸鈣水溶液W則流入儲存14區加以儲存。

當捕捉單元131採用氫氧化鈣時，首先，氫氧化鈣水溶液狀態為透明清澈的，而加入二氧化碳時就會變成乳白色混濁狀，因此，管狀本體100可選用透明的材料所製作(如壓克力、PET、PC)等，當使用者發現捕捉二氧化碳再利用裝置之儲存區14的碳酸鈣水溶液W容量過多或者過於混濁時，即可根據指示將碳酸鈣水溶液W回收。

如圖3所示，該儲存區14內設有一感測器15，該感測器15用於偵測碳酸鈣水溶液W的容量以及碳酸鈣水溶液W中二氧化碳濃度，並且該感測器15電性連接一顯示裝置20，進而指示使用者將該儲存區14中的碳酸鈣水溶液進行回收。在本發明的實施例中，該顯示裝置20可以是一電子儀表，也可以選用一智慧型行動裝置與該感測器15連線，進而提醒使用者將碳酸鈣水溶液W加以回收。

根據發明人實驗後，獲得下列數據：

1.實驗數據中二氧化碳的密度=1.96克/升，一立方=1000升，所以一立方二氧化碳=0.00196噸.(管狀本體100之尺寸=28*7*7.5CM=0.00147立方)，將捕碳芯13放入管狀本體10內部，並且捕碳芯13內部放入800至900公克的氫氧化鈣，可捕捉1.98公斤的二氧化碳。因此，本發明確實可捕捉二氧化碳。

請參閱圖4、圖5，本發明之捕捉二氧化碳再利用裝置除了可用手持或者固定設置外，更可配置在交通工具，尤其是自行車200；將前述的捕捉二氧化碳再利用裝置安裝在一自行車200的前叉，前述的前叉至少設有用於固定該捕捉二氧化碳再利用裝置的固定架201，自行車200在移動中將外界環境的空氣從該捕捉二氧化碳再利用裝置的進氣口11導入該管狀本體100內部，該捕碳芯13則與二氧化碳反應形成碳酸鈣水溶液W。

請參閱圖5，為了鼓勵大眾使用本發明，前述的實施例中，自行車200是一公共自行車，該自行車上有一儀表板，該儀表板設有一顯示裝置20，該管狀本體100的儲存區14設有一感測器15，該感測器用於偵測碳鈣水溶液W容量以及碳酸鈣水溶液W中二氧化碳濃度；另外自行車200可停放在一自行車租借站，該自行車租借站設有一回收箱300，將碳酸鈣水溶液W加以回收，而回收的方式可採用管狀本體100直接回收，或者將碳酸鈣水溶液W倒入回收箱300皆是本發明可運用的技術。

透過上述說明，本發明具有下列之優點：

1.本發明所提供的捕捉二氧化碳再利用裝置結構輕盈，可以手持或者結合在自行車200上，因此在城市中移動時可透過本發明捕捉空氣中的二氧化碳，藉由捕碳芯13與二氧化碳產生反應形成碳酸鈣水溶液W，不僅二氧化碳不會散逸到外界，並且碳酸鈣水溶液W更可依需求回收利用。

2.當捕捉單元131採用氫氧化鈣時，首先，氫氧化鈣水溶液狀態為透明清澈的，而加入二氧化碳時就會變成乳白色混濁狀，因此，管狀本體可選用透明的材料所製作(如壓克力、PET、PC)等，當使用者發現捕捉二氧化碳再利用裝置之儲存區的碳酸鈣水溶液容量過多或者過於混濁時，即可根據指示將碳酸鈣水溶液回收。

3.除了透過用目視確認回收時機外，亦可透過感測器15與顯示裝置20達到提示使用者回收管狀本體100。

4.本發明更可配合公共自行車租借系統，讓使用者在騎乘自行車200時收集環境中的二氧化碳，當碳酸鈣水溶液W過多時可透過租借站的回收箱300將捕捉二氧化碳再利用裝置回收、更換。

5.回收的碳酸鈣水溶液W可以根據需求使用，例如運用在水泥廠作為水泥的原料，水泥即是碳酸鈣所構成可運用在建築使用。或者是利用碳酸鈣水溶液進行處理，製作成輕質的碳酸鈣運用在造紙廠生產紙漿。或者是作為農業肥料或是對土壤調整酸鹼值；據此，本發明所提供的裝置以及運用的方法已達成二氧化碳再利用之目的。

綜上所述，本發明構成結構均未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。