化石能源转化利用碳中和系统及方法技术方案

本公开提供了一种化石能源转化利用碳中和系统及方法，该化石能源转化利用碳中和系统设置有化石能源利用装置、二氧化碳捕获装置，还设置有热催化转化装置和/或二氧化碳电催化转化装置。二氧化碳捕获装置用于对化石能源利用装置产生的含二氧化碳烟气进行捕集以获得二氧化碳。热催化转化装置和二氧化碳电催化转化装置均用于对二氧化碳进行催化转化以生成碳基化学品。也就是说，既可以通过热催化转化装置对二氧化碳进行转化以生成碳基化学品，也可以通过二氧化碳电催化转化装置对二氧化碳进行转化以生成碳基化学品，以此实现将二氧化碳彻底转化为可使用的碳基化学品，达到零碳排放的同时实现电能到化学能的转换与存储。放的同时实现电能到化学能的转换与存储。放的同时实现电能到化学能的转换与存储。

【技术实现步骤摘要】
化石能源转化利用碳中和系统及方法


[0001]本公开涉及碳中和
，尤其涉及一种化石能源转化利用碳中和系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，在我国的能源结构中，产生碳排放的化石能源占比84％，非化石能源占比16％。实现碳达峰和碳中和的关键是实现能源结构的清洁化，提高可再生能源比例。为了实现降低碳排放，必须减少化石能源的使用，而化石能源对保障能源系统安全、稳定长期具有不可取代的作用。
[0003]因此，如何将化石能源使用过程中排放的二氧化碳转化为可使用的碳基化学品，达到零碳排放的同时实现电能到化学能的转换与存储，实现化石能源利用的碳中和，是本申请主要要解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种化石能源转化利用碳中和系统及方法。
[0005]第一方面，本公开提供一种化石能源转化利用碳中和系统，包括化石能源利用装置以及二氧化碳捕获装置；所述化石能源利用装置用于对化石能源进行转化利用以生成含二氧化碳烟气；
[0006]所述二氧化碳捕获装置的捕获入口与所述化石能源利用装置的二氧化碳烟气出口连通，所述二氧化碳捕获装置用于对所述含二氧化碳烟气进行捕获分离，以获得二氧化碳，所述二氧化碳捕获装置具有可供所述二氧化碳排出的二氧化碳出口；
[0007]所述化石能源转化利用碳中和系统还包括热催化转化装置和/或二氧化碳电催化转化装置；
[0008]所述热催化转化装置具有可供氢气进入的第一进口以及与所述二氧化碳出口连通的第二进口，所述热催化转化装置用于对所述二氧化碳与氢气进行催化转化以生成碳基化学品；
[0009]所述二氧化碳电催化转化装置具有可供水进入的第三进口和与所述二氧化碳出口连通的第四进口；所述二氧化碳电催化转化装置用于对所述二氧化碳和水进行催化转化以生成碳基化学品。
[0010]根据本公开的一种实施例，所述热催化转化装置包括热催化转化单元和一氧化碳催化转化单元；所述热催化转化单元具有所述第一进口以及所述第二进口，所述热催化转化单元用于对所述二氧化碳与所述氢气进行催化转化以生成所述碳基化学品和一氧化碳；所述热催化转化单元具有可供所述一氧化碳排出的一氧化碳出口；
[0011]所述一氧化碳催化转化单元具有可供氢气或水进入的第五进口以及与所述一氧化碳出口连通的第六进口；所述一氧化碳催化转化单元用于对所述一氧化碳与水进行电催
化转化以生成碳基化学品，或，所述一氧化碳催化转化单元用于对所述一氧化碳与氢气进行热催化转化以生成碳基化学品。
[0012]根据本公开的一种实施例，还包括产物分离循环装置，所述产物分离循环装置的产物进口与所述热催化转化单元连通，所述产物分离循环装置用于对所述热催化转化单元产生的碳基化学品、一氧化碳以及未转化的二氧化碳进行分离，以获取所述碳基化学品、一氧化碳和二氧化碳；
[0013]所述产物分离循环装置的二氧化碳排放口与所述热催化转化单元连通，以向所述热催化转化单元内返送所述二氧化碳；
[0014]所述产物分离循环装置的一氧化碳排放口与所述一氧化碳催化转化的单元连通，以向所述一氧化碳催化转化单元提供一氧化碳。
[0015]根据本公开的一种实施例，所述二氧化碳电催化转化装置还包括二氧化碳电催化转化制一氧化碳单元和一氧化碳催化转化单元；所述二氧化碳电催化转化制一氧化碳单元具有所述第三进口和与所述第四进口；
[0016]所述二氧化碳电催化转化制一氧化碳单元用于对所述二氧化碳与所述水进行电催化转化，以生成一氧化碳；所述二氧化碳电催化转化制一氧化碳单元具有可供所述一氧化碳排出的一氧化碳排出口；
[0017]所述一氧化碳催化转化单元具有可供氢气或水进入的第五进口以及与所述一氧化碳排出口连通的第六进口；所述一氧化碳催化转化单元用于对所述一氧化碳与水进行电催化转化以生成碳基化学品，或，所述一氧化碳催化转化单元用于对所述一氧化碳与氢气进行热催化转化以生成碳基化学品。
[0018]根据本公开的一种实施例，所述二氧化碳催化转化装置还包括二氧化碳一步电催化转化单元，所述二氧化碳一步电催化转化单元具有所述第三进口以及所述第四进口；
[0019]所述二氧化碳一步电催化转化单元用于对所述二氧化碳与所述水进行电催化转化，以生成碳基化学品。
[0020]根据本公开的一种实施例，还包括碳基化学品利用装置；
[0021]所述碳基化学品利用装置的碳基化学品进口与所述热催化转化装置、所述二氧化碳电催化转化装置连通，以使所述碳基化学品进入至所述碳基化学品利用装置中进行存储或者利用以生成转化物、氢气和二氧化碳；
[0022]所述碳基化学品利用装置的二氧化碳排气口与所述二氧化碳捕获装置连通，以向所述二氧化碳捕获装置提供二氧化碳。
[0023]根据本公开的一种实施例，还包括可再生能源发电装置，所述可再生能源发电装置用于向所述化石能源利用装置、所述二氧化碳电催化转化装置供电。
[0024]根据本公开的一种实施例，还包括配套公用工程装置，所述碳基化学品利用装置的氢气出口与所述配套公用工程装置连通，以向所述配套公用工程装置提供氢气。
[0025]根据本公开的一种实施例，所述配套公用工程装置包括电解水装置、绿氧集中分配装置以及绿氢集中分配装置；
[0026]所述可再生能源发电装置用于向所述电解水装置供电，所述电解水装置分别与所述绿氧集中分配装置以及绿氢集中分配装置连通，以向所述绿氧集中分配装置提供氧气，并向绿氢集中分配装置提供氢气。
[0027]根据本公开的一种实施例，所述绿氧集中分配装置与所述化石能源利用装置连通，以向所述化石能源利用装置提供氧气；
[0028]所述绿氢集中分配装置分别与所述化石能源利用装置、所述热催化转化装置连通，以分别向所述化石能源利用装置及所述热催化转化装置提供氢气。
[0029]第二方面，本公开还提供一种利用上述的化石能源转化利用碳中和系统进行碳中和的方法，所述方法包括：
[0030]向所述化石能源利用装置中通入化石能源，使所述化石能源在所述化石能源转化利用装置中进行转化利用以生成含二氧化碳烟气；
[0031]将所述二氧化碳烟气送至所述二氧化碳捕获装置中进行捕集，以分离出二氧化碳；
[0032]向热催化转化装置中通入氢气，且将分离出的所述二氧化碳送至所述热催化转化装置中与所述氢气进行催化转化以生成碳基化学品，和/或，向二氧化碳电催化转化装置内通入水，且将分离出的所述二氧化碳送至所述二氧化碳电催化转化装置内进行催化转化以生成所述碳基化学品。
[0033]根据本公开的一种实施例，所述向热催化转化装置中通入氢气，且将分离出的所述二氧化碳送至所述热催化转化装置中与所述氢气进行催化转化以生成碳基化学品的步骤包括：
[0034]向热催化转化单元内通入氢气，且将分离出的二氧化碳送至所述热催化转化单元内与所述氢气进行催化转化以生成一氧化碳和碳基化学品；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化石能源转化利用碳中和系统，其特征在于，包括化石能源利用装置(1)以及二氧化碳捕获装置(2)；所述化石能源利用装置(1)用于对化石能源进行转化利用以生成含二氧化碳烟气；所述二氧化碳捕获装置(2)的捕获入口(21)与所述化石能源利用装置(1)的二氧化碳烟气出口(11)连通，所述二氧化碳捕获装置(2)用于对所述含二氧化碳烟气进行捕获分离，以获得二氧化碳，所述二氧化碳捕获装置(2)具有可供所述二氧化碳排出的二氧化碳出口(22)；所述化石能源转化利用碳中和系统还包括热催化转化装置(3)和/或二氧化碳电催化转化装置(4)；所述热催化转化装置(3)具有可供氢气进入的第一进口(31)以及与所述二氧化碳出口(22)连通的第二进口(32)，所述热催化转化装置(3)用于对所述二氧化碳与氢气进行催化转化以生成碳基化学品；所述二氧化碳电催化转化装置(4)具有可供水进入的第三进口和与所述二氧化碳出口(22)连通的第四进口(41)；所述二氧化碳电催化转化装置(4)用于对所述二氧化碳和水进行催化转化以生成碳基化学品。2.根据权利要求1所述的化石能源转化利用碳中和系统，其特征在于，所述热催化转化装置(3)包括热催化转化单元(33)和一氧化碳催化转化单元(34)；所述热催化转化单元(33)具有所述第一进口(31)以及所述第二进口(32)，所述热催化转化单元(33)用于对所述二氧化碳与所述氢气进行催化转化以生成所述碳基化学品和一氧化碳；所述热催化转化单元(33)具有可供所述一氧化碳排出的一氧化碳出口(35)；所述一氧化碳催化转化单元(34)具有可供氢气或水进入的第五进口(341)以及与所述一氧化碳出口(35)连通的第六进口(342)；所述一氧化碳催化转化单元(34)用于对所述一氧化碳与水进行电催化转化以生成碳基化学品，或，所述一氧化碳催化转化单元(34)用于对所述一氧化碳与氢气进行热催化转化以生成碳基化学品。3.根据权利要求2所述的化石能源转化利用碳中和系统，其特征在于，还包括产物分离循环装置(5)，所述产物分离循环装置(5)的产物进口(51)与所述热催化转化单元(33)连通，所述产物分离循环装置(5)用于对所述热催化转化单元(33)产生的碳基化学品、一氧化碳以及未转化的二氧化碳进行分离，以获取所述碳基化学品、一氧化碳和二氧化碳；所述产物分离循环装置(5)的二氧化碳排放口与所述热催化转化单元(33)连通，以向所述热催化转化单元(33)内返送所述二氧化碳；所述产物分离循环装置(5)的一氧化碳排放口(52)与所述一氧化碳催化转化单元(34)连通，以向所述一氧化碳催化转化单元(34)提供一氧化碳。4.根据权利要求1所述的化石能源转化利用碳中和系统，其特征在于，所述二氧化碳电催化转化装置(4)还包括二氧化碳电催化转化制一氧化碳单元(42)和一氧化碳催化转化单元(34)；所述二氧化碳电催化转化制一氧化碳单元(42)具有所述第三进口和与所述第四进口(41)；所述二氧化碳电催化转化制一氧化碳单元(42)用于对所述二氧化碳与所述水进行电催化转化，以生成一氧化碳；所述二氧化碳电催化转化制一氧化碳单元(42)具有可供所述一氧化碳排出的一氧化碳排出口(421)；
所述一氧化碳催化转化单元具有可供氢气或水进入的第五进口以及与所述一氧化碳排出口(421)连通的第六进口；所述一氧化碳催化转化单元用于对所述一氧化碳与水进行电催化转化以生成碳基化学品，或，所述一氧化碳催化转化单元用于对所述一氧化碳与氢气进行热催化转化以生成碳基化学品。5.根据权利要求1所述的化石能源转化利用碳中和系统，其特征在于，所述二氧化碳催化转化装置(4)还包括二氧化碳一步电催化转化单元(43)，所述二氧化碳一步电催化转化单元(43)具有所述第三进口以及所述第四进口(41)；所述二氧化碳一步电催化转化单元(43)用于对所述二氧化碳与所述水进行电催化转化，以生成碳基化学品。6.根据权利要求1至5任一项所述的化石能源转化利用碳中和系统，其特征在于，还包括碳基化学品利用装置(6)；所述碳基化学品利用装置(6)的碳基化学品进口(61)与所述热催化转化装置(3)、所述二氧化碳电催化转化装置(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛燕东，唐上峰，马丽荣，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：