具有精准离子控制的直接空气捕集二氧化碳节能系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种具有精准离子控制的直接空气捕集二氧化碳节能系统和方法。该系统包括：依次连接的空气输送装置、空气分配装置和内置高CO2吸附容量变湿吸附剂的CO2吸附装置，CO2吸附装置带有喷淋装置；价态离子筛分装置；酸碱摆动再生装置；CO2再生装置。本发明专利技术可以在常温常压下，消耗无法入电网的电能即可将空气浓度的CO2分布富集至95％浓度的CO2，供于工业应用或者生物应用。本发明专利技术系统可精准控制再生过程，分布提升二氧化碳浓度，有效降低直接空气二氧化碳捕集系统的能耗。气二氧化碳捕集系统的能耗。气二氧化碳捕集系统的能耗。

【技术实现步骤摘要】
具有精准离子控制的直接空气捕集二氧化碳节能系统和方法


[0001]本专利技术涉及直接空气捕集二氧化碳
，具体涉及一种具有精准离子控制的直接空气捕集二氧化碳节能系统和方法。

技术介绍

[0002]目前，大气中二氧化碳浓度已经超过417ppm，且以2ppm每年的速度逐年升高。二氧化碳捕集与利用(CCUS)技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、最可行的方法。该技术的规模化应用将有助于在短期内大幅削减二氧化碳排放量，有效缓解温室效应。
[0003]直接空气捕集(DAC)二氧化碳技术是一种重要的CCUS技术，也是一种不可或缺的负排放技术。
[0004]目前，直接空气捕集二氧化碳技术主要包括高温化学吸收法和低温固体吸附法。
[0005]高温化学吸收法的工作原理是利用碱性吸收剂吸收CO2，随后吸收剂经过与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，并再生出碱液吸收剂，碳酸钙加热至高达900℃的温度再生氧化钙用于再生氢氧化钙，同时解吸出高纯度的二氧化碳。
[0006]低温固体吸附法一般利用固体吸附剂吸附空气的二氧化碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有精准离子控制的直接空气捕集二氧化碳节能系统，其特征在于，包括：依次连接的空气输送装置(1)、空气分配装置(2)和内置高CO2吸附容量变湿吸附剂的CO2吸附装置(3)，CO2吸附装置(3)带有喷淋装置(4)；价态离子筛分装置(5)，采用可供OH
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穿过而阻止CO
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穿过的不同价态离子筛分阴离子膜(11)和阳离子膜(10)交替排列，两侧采用阳极板(9)、阴极板(8)形成恒定电场；价态离子筛分装置(5)中，脱除OH
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的腔室(12)接收CO2吸附装置(3)流出的解吸液，其出口流出富含CO
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的富液进入CO2再生装置(7)，接收OH
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的腔室(13)出口与酸碱摆动再生装置(6)连接；酸碱摆动再生装置(6)，采用酸碱摆动再生系统，用于浓缩碱液同时产生酸液，浓缩的碱液出口与喷淋装置(4)连接，产生的酸液进入CO2再生装置(7)与富含CO
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的富液反应产生CO2气体，或部分进入CO2再生装置(7)与富含CO
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的富液反应产生CO2气体，部分用于提浓得到浓缩酸液；CO2再生装置(7)，其中完成CO2再生后的酸液进入价态离子筛分装置(5)接收OH
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的腔室(13)，或部分进入离子筛分装置(5)接收OH
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的腔室(13)，部分进入酸碱摆动再生装置(6)。2.根据权利要求1所述的具有精准离子控制的直接空气捕集二氧化碳节能系统，其特征在于，CO2吸附装置(3)中的高CO2吸附容量变湿吸附剂包括季铵化或季磷化的树脂、木质素、活性炭、分子筛、金属有机骨架中的至少一种，其具有喷淋碱液或水溶液释放CO2的功能。3.根据权利要求1所述的具有精准离子控制的直接空气捕集二氧化碳节能系统，其特征在于，其电化学再生系统包括价态离子筛分装置(5)、酸碱摆动再生装置(6)和CO2再生装置(7)，电化学再生系统可作为中央处理单元耦合多个捕集单元，形成连续的模块化的精准控制的系统，易于放大规模，其中捕集单元包括CO2吸附装置(3)、空气输送装置(1)和分配装置(2)。4.根据权利要求1所述的具有精准离子控制的直接空气捕集二氧化碳节能系统，其特征在于，其原理是利用酸碱摆动理论来实现二氧化碳吸附和释放，将空气中400ppm的二氧化碳先在吸附剂上提纯至1％～5％，在下一步利用电化学系统提纯至95％以上。5.根据权利要求1所述的具有精准离子控制的直接空气捕集二氧化碳节能系统，其特征在于，喷淋装置(4)喷淋的碱液中包括有机胺，氢氧化钠，氢氧化钾，磷酸盐，硫酸盐中的至少一种，且氢氧根离子含量为0.1～3mol/L。6.根据权利要求1所述的具有精准离子控制的直接控制捕集二氧化碳节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，刘卫山，夏芝香，方梦祥，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：