一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置,包括給水泵、太陽能熱利用子系統、混合器、DC/DC變換器、光伏陣列、蓄電池、氧氣儲存器、電解池反應堆、氫氣儲存器、分離器、一氧化碳儲存器。給水泵將水送至太陽能熱利用子系統，經過太陽能加熱后得到高溫水蒸氣，高溫水蒸氣與二氧化碳在混合器中混合后，送至電解池反應堆，電解池反應堆由光伏陣列經過DC/DC變換器供電，并配備蓄電池。電解池反應堆的陰極的出氣口經過分離器將氫氣、一氧化碳、水蒸氣、二氧化碳進行分離，氫氣存儲與氫氣儲存器中，一氧化碳送至一氧化碳存儲器中，水蒸氣送至太陽能熱利用子系統的進口端，二氧化碳送至混合器中。在陽極，產生的氧氣送至氧氣儲存器中。利用太陽能熱利用技術和太陽能光伏技術，結合低溫固體氧化物電解池，可高效地將二氧化碳和水蒸氣電解為氫氣和一氧化碳。

Carbon dioxide treatment device based on solar energy and low temperature solid oxide

The invention discloses a carbon dioxide treatment device based on solar energy and low temperature solid oxide, including solar thermal utilization subsystem, feed pump, mixer, DC/DC converter, PV array, battery, oxygen storage, electrolytic cell reactor, hydrogen storage, separator, storage of carbon monoxide. Water pump water will be sent to the use of solar thermal system by solar heating by high temperature steam, high temperature water vapor and carbon dioxide in the mixer after mixing, sent to the electrolytic cell reactor, electrolysis pool reactor consists of a PV array by DC/DC converter, and is equipped with a battery. The outlet of the reactor pool cathode separator after hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor separation, hydrogen storage and hydrogen storage in carbon monoxide, carbon monoxide is sent to the memory, the water vapor is sent to the solar thermal utilization import system, carbon dioxide is sent to the mixer. At the anode, the oxygen is sent to the oxygen reservoir. By utilizing solar heat utilization technology and solar photovoltaic technology, combined with a low temperature solid oxide electrolytic cell, the carbon dioxide and water vapor can be efficiently electrolyzed into hydrogen and carbon monoxide.

【技術實現步驟摘要】
一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置
本專利技術涉及一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置，具體說是利用太陽能和電解池共解二氧化碳和水蒸氣，屬于新能源利用

技術介紹
能源和環境是目前世界各國共同關注的焦點問題?？茖W研究表明，以全球變暖為明顯特征的氣候變化主要是人類過度使用化石燃料導致二氧化碳等溫室氣體排放量居高不下造成的。為了應對氣候變化，我國正在積極調整能源結構，大力發展清潔能源和節能減排技術，降低對化石能源的依賴，減少溫室氣體的排放。將CO2轉化成為具有工業利用價值的能源產品，無疑是一種較為理想的節能減排方式。碳氫合成燃料是一種液體碳氫燃料，在國民經濟中可直接作為交通能源使用，而不需要另外鋪設專用的能源運輸系統設施。相比氫能經濟，它可作為一種短期和中期的解決方案，充當通向未來氫能經濟的橋梁。合成氣是制備合成碳氫燃料的基本原料，其生產主要是通過煤氣化和天然氣重整來實現，這兩種制備方法都消耗了化石能源并且最終都導致了溫室氣體CO2的大量排放，所以迫切需要開發出新的清潔碳氫燃料制備方法。利用固體氧化物陶瓷材料作為電解池的高溫共電解技術，既可高效制備合成碳氫燃料的原料氣：合成氣(CO+H2)，又可以實現CO2的減排和有效利用，近年來受到國際上的高度關注。目前我國CO2的排放量逐年身高，并在2009年超過美國，CO2排放量位居世界第一，無論是國際上的壓力，還是我國自身發展與環境要求，都迫使我國大力解決CO2排放問題。國務院發布一系列的節能減排中央文件，基于我國基本的國情，目前，CO2的排放很難大幅度的解決。這需要從另一個方面去考慮，從技術角度出發，將CO2轉化為可利用的燃料。本專利技術即利用CO2與H2O的高溫混合物，通入低溫固體氧化物電解池，得到合成氣(CO+H2)。一方面解決CO2排放問題，另一方面得到能源，特別是氫氣，為清潔的能源。隨著碳稅政策的開始，CO2的問題是急需解決的問題。
技術實現思路
專利技術目的：針對上述現有CO2處理技術的問題和不足，本專利技術的目的是提供了一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置，利用太陽能，可將CO2和H2O高效地轉化為CO和H2。技術方案：一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置，包括給水泵（1）、太陽能熱利用子系統（2）、混合器（3）、DC/DC變換器（4）、光伏陣列（5）、蓄電池（6）、氧氣儲存器（7）、電解池反應堆（8）、氫氣儲存器（9）、分離器（10）、一氧化碳儲存器（11）；其中太陽能熱利用子系統（2）包括聚光鏡（2-1）、真空集熱管（2-2）、支撐機構（2-3）、驅動跟蹤機構（2-4）；電解池反應堆（8）包括電解池（8-1）和輔助加熱器（8-2）；所述給水泵（1）將水泵入太陽能熱利用子系統（2）的真空集熱管（2-2）進口端，真空集熱管（2-2）出口端的高溫水蒸氣與混合器（3）的輸入端口一連接，混合器（3）的輸入端口二與CO2的輸入連接，混合器（3）的輸出與電解池反應堆（8）的進氣端口連接。電解池反應堆（8）的陰極側：電解池反應堆（8）的出氣端口與分離器（10）的輸入端口連接，分離器（10）有四個輸出口，分離器（10）輸出口一與氫氣儲存器（9）的輸入連接，分離器（10）輸出口二與一氧化碳儲存器（11）的輸入連接，分離器（10）輸出口三與真空集熱管（2-2）的輸入連接，分離器（10）輸出口四與混合器（3）的輸入端口二連接。電解池反應堆（8）的陽極側：輸入為空氣，輸出與氧氣儲存器（7）的輸入連接。所述光伏陣列（5）發電輸出分別與DC/DC變換器（4）和蓄電池（6）的輸入連接，蓄電池（6）的輸出與DC/DC變換器（4）的輸入連接，DC/DC變換器（4）與蓄電池（6）呈并聯形式，DC/DC變換器（4）有兩路輸出，DC/DC變換器（4）輸出一與電解池（8-1）連接，DC/DC變換器（4）的輸出二與輔助加熱器（8-2）連接。一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置，其特征在于電解池反應堆（8）包括電解池（8-1）和輔助加熱器（8-2）；輔助加熱器（8-2）的電能來源于光伏陣列（5），電解池（8-1）的電能同樣來源于光伏陣列（5），電解池（8-1）所需要的熱能一方面來自高溫混合氣體，一方面來自輔助加熱器（8-2）。所述給水泵（1）將水泵入太陽能熱利用子系統（2）中，冷水在太陽能熱利用子系統（2）中加熱后轉換為高溫水蒸氣。所述太陽能熱利用子系統（2）是將太陽能聚光后加熱水，包括聚光鏡（2-1）、真空集熱管（2-2）、支撐機構（2-3）、驅動跟蹤機構（2-4），包括聚光鏡（2-1）是由拋物面狀的鏡面構成，用于反射太陽光，焦線在真空集熱管（2-2）處，真空集熱管（2-2）用于吸收太陽能，支撐機構（2-3）包括聚光鏡（2-1）支撐、真空集熱管（2-2）以及基礎支撐，驅動跟蹤機構（2-4）主要用于太陽能跟蹤，主要有液壓驅動和傳動結構構成。述混合器（3）是將高溫水蒸氣與CO2混合，由保溫的氣室構成。所述DC/DC變換器（4）用于將光伏陣列（5）產生的電能變換為系統所需要的直流電能，包括電解池（8-1）和輔助加熱器（8-2）所需要的電能。所述光伏陣列（5）用于將太陽能直接轉換為電能，由單晶硅或者多晶硅光伏電池構成，輸出的電能直接送給DC/DC變換器（4）或者蓄電池（6）。所述蓄電池（6）是由鉛酸蓄電池或者免維護蓄電池等構成，用于儲存光伏陣列（5）的剩余電能，或者在陽光不充足的情況下，給DC/DC變換器（4）提供電源。所述氧氣儲存器（7）是由高壓氧氣儲存裝置構成，用于儲存系統產生的氧氣。所述電解池反應堆（8）包括電解池（8-1）和輔助加熱器（8-2）；所述氫氣儲存器（9）由高壓氫氣儲存裝置構成，用于儲存系統產生的氫氣。所述分離器（10）是綜合氣體分離器，實現CO、H2、CO2、以及水蒸氣的分離。所述一氧化碳儲存器（11）由高壓一氧化碳儲存裝置構成，用于儲存系統產生的一氧化碳。有益效果：與現有技術相比，本專利技術具有以下優點。（1）利用太陽能提供熱能和電能，清潔運行。（2）將CO2和H2O高效地轉換為CO和H2，解決CO2排放問題。（3）運行溫度低，約為500度，制作材料成本低、運行可靠，而傳統的高溫固體氧化電解池運行溫度為900度。（4）采用納米復合技術制得低溫固體氧化電解池，并結合我國稀土資源，可發展我國自主高新技術產業。（5）可實現模塊化設計，根據不同的用戶，可設計不同的裝機容量。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖。圖中：1是給水泵、2是太陽能熱利用子系統、3是混合器、4是DC/DC變換器、5是光伏陣列、6是蓄電池、7是氧氣儲存器、8是電解池反應堆、9是氫氣儲存器、10是分離器、11是一氧化碳儲存器。圖2為太陽能熱利用子系統示意圖。圖中：2-1是聚光鏡、2-2是真空集熱管、2-3是支撐機構、2-4是驅動跟蹤機構。圖3為電解池反應堆結構圖。圖中：8-1是電解池、8-2是輔助加熱器。具體實施方式參照圖1、圖2和圖3，一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置，包括給水泵（1）、太陽能熱利用子系統（2）、混合器（3）、DC/DC變換器（4）、光伏陣列（5）、蓄電池（6）、氧氣儲存器（7）、電解池反應堆（8）、氫氣儲存器（9）、分離器（1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置，包括給水泵（1）、太陽能熱利用子系統（2）、混合器（3）、DC/DC變換器（4）、光伏陣列（5）、蓄電池（6）、氧氣儲存器（7）、電解池反應堆（8）、氫氣儲存器（9）、分離器（10）、一氧化碳儲存器（11）；其中太陽能熱利用子系統（2）包括聚光鏡（2?1）、真空集熱管（2?2）、支撐機構（2?3）、驅動跟蹤機構（2?4）；電解池反應堆（8）包括電解池（8?1）和輔助加熱器（8?2）；所述給水泵（1）將水泵入太陽能熱利用子系統（2）的真空集熱管（2?2）進口端，真空集熱管（2?2）出口端的高溫水蒸氣與混合器（3）的輸入端口一連接，混合器（3）的輸入端口二與CO2的輸入連接，混合器（3）的輸出與電解池反應堆（8）的進氣端口連接；電解池反應堆（8）的陰極側：電解池反應堆（8）的出氣端口與分離器（10）的輸入端口連接，分離器（10）有四個輸出口，分離器（10）輸出口一與氫氣儲存器（9）的輸入連接，分離器（10）輸出口二與一氧化碳儲存器（11）的輸入連接，分離器（10）輸出口三與真空集熱管（2?2）的輸入連接，分離器（10）輸出口四與混合器（3）的輸入端口二連接；電解池反應堆（8）的陽極側：輸入為空氣，輸出與氧氣儲存器（7）的輸入連接；所述光伏陣列（5）發電輸出分別與DC/DC變換器（4）和蓄電池（6）的輸入連接，蓄電池（6）的輸出與DC/DC變換器（4）的輸入連接，DC/DC變換器（4）與蓄電池（6）呈并聯形式，DC/DC變換器（4）有兩路輸出，DC/DC變換器（4）輸出一與電解池（8?1）連接，DC/DC變換器（4）的輸出二與輔助加熱器（8?2）連接。...

【技術特征摘要】
1.一種基于太陽能和低溫固體氧化物的二氧化碳處理裝置，包括給水泵（1）、太陽能熱利用子系統（2）、混合器（3）、DC/DC變換器（4）、光伏陣列（5）、蓄電池（6）、氧氣儲存器（7）、電解池反應堆（8）、氫氣儲存器（9）、分離器（10）、一氧化碳儲存器（11）；其中太陽能熱利用子系統（2）包括聚光鏡（2-1）、真空集熱管（2-2）、支撐機構（2-3）、驅動跟蹤機構（2-4）；電解池反應堆（8）包括電解池（8-1）和輔助加熱器（8-2）；所述給水泵（1）將水泵入太陽能熱利用子系統（2）的真空集熱管（2-2）進口端，真空集熱管（2-2）出口端的高溫水蒸氣與混合器（3）的輸入端口一連接，混合器（3）的輸入端口二與CO2的輸入連接，混合器（3）的輸出與電解池反應堆（8）的進氣端口連接；電解池反應堆（8）的陰極側：電解池反應堆（8）的出氣端口與分離器（10）的輸入端口連接，分離器（10）有四個輸出口，分離器（10）輸出口一與氫氣儲存器（9）的輸入連接，分離器（10）輸出...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陸玉正，朱斌，吳迪，
申請(專利權)人：南京蘊納納米科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32