用于被动收集大气二氧化碳的装置制造方法及图纸

公开了一种用于被动收集大气二氧化碳的装置

【技术实现步骤摘要】
用于被动收集大气二氧化碳的装置、系统和方法
[0001]本申请是中国专利申请号为
201980080590.4
，专利技术名称为“用于被动收集大气二氧化碳的装置
、
系统和方法”，申请日为
2019
年
10
月
28
日的进入中国的
PCT
专利申请的分案申请
。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求
2018
年
10
月
29
日提交的名称为“用于直接空气捕获的装置
、
系统和方法”的美国临时专利申请
62/752
，
319
的权益，并且还要求
2019
年4月2日提交的名称为“用于
CO2的被动空气捕获的装置
、
系统和方法”的美国临时专利申请
62/828
，
367
的权益，两者的全部公开内容通过此引用合并到本文中
。


[0004]本专利技术的各方面总体上涉及大气二氧化碳的被动收集
。

技术介绍

[0005]已经充分证实了从环境空气中去除二氧化碳的技术的必要性
。
除了保护
、
减碳过程和现场捕获工作外，还需要从大气中去除大量的二氧化碳，以避免迫在眉睫的气候变化危机
。
然而，这些技术仍然是较新的，并且早期的空气捕获过程需要大量的能源来运行
。
由于环境空气中的二氧化碳非常稀薄，大气
CO2收集器会迅速超出用于大量吸入和处理空气的紧张的能源预算
。
此外，传统的二氧化碳收集系统通常表现为既昂贵又易坏
。
传统的捕获装置还通常具有较大的初始资本成本以及较高的操作成本
。

技术实现思路

[0006]根据一个方面，一种用于被动收集大气二氧化碳的装置包括具有开口的释放室和吸附剂再生系统
。
所述装置还包括捕获结构，该捕获结构联接至释放室并具有至少一个可折叠支撑件和多个瓦片，所述多个瓦片联接到至少一个可折叠支撑件并沿着所述至少一个可折叠支撑件间隔开
。
每个瓦片具有吸附剂材料，并且捕获结构在收集配置与释放配置之间可移动
。
该装置还包括盖子和产物出口，所述盖子在捕获结构处于释放配置时覆盖释放室的开口，所述产物出口与释放室的内部流体连通并配置为接收富集气体的产物流
。
收集配置包括捕获结构从释放室向上延伸以将捕获结构的至少一部分暴露于气流，并且使得多个瓦片的吸附剂材料能够捕获大气二氧化碳
。
释放配置包括捕获结构的至少一个可折叠支撑件折叠，盖子覆盖释放室的开口，并且多个瓦片充分封闭在释放室内部，使得吸附剂再生系统可以在多个瓦片上操作，以从吸附剂材料释放捕获的二氧化碳并在释放室内形成富集气体
。
[0007]具体的实施方案可以包括以下特征的一个或多个
。
吸附剂材料可以是水分波动吸附剂材料，吸附剂再生系统可以包括释放介质和释放介质发射器
。
释放介质可以是液态水和蒸汽的一种
。
吸附剂材料可以是热量波动吸附剂材料，并且吸附剂再生系统可以包括热源
。
热源可以是配置为释放蒸汽的释放介质发射器
。
释放室可以进一步包括吹扫气入口，该
吹扫气入口联接至吹扫气源，并且可以配置为将吹扫气引入释放室以取代富集气体
。
吹扫气可以是蒸汽
。
多个瓦片中的每个瓦片可以基本上是平坦的
。
对于多个瓦片中的每个瓦片，吸附剂材料可以包括以大于零的角度联接至瓦片的表面的多个吸附剂表面
。
多个瓦片中的每个瓦片可以包括孔
。
多个瓦片中的每个瓦片可以包括上框架和下框架，其中吸附剂材料夹在上框架与下框架之间
。
该装置还可以包括致动器和
/
或控制系统，所述致动器联接至捕获结构，所述控制系统通信联接至致动器并配置为驱动致动器，以使捕获结构在收集配置与释放配置之间移动
。
该装置可以进一步包括通信联接至控制系统的至少一个传感器
。
控制系统可以配置为基于从至少一个传感器接收的信号来确定至少一个环境条件，并且基于所述至少一个环境条件来自动地驱动致动器，以使捕获结构在收集配置与释放配置之间移动
。
至少一个环境条件可以包括温度
、
湿度和
/
或风速中的至少一个
。
最后，该装置可以进一步包括至少一个挡板
。
[0008]根据本专利技术的另一个方面，一种用于被动收集大气二氧化碳的方法包括准备具有释放室和捕获结构的被动收集装置，以通过利用由控制系统驱动的致动器将捕获结构移动为收集配置来收集大气二氧化碳
。
捕获结构包括至少一个可折叠支撑件和多个瓦片，所述多个瓦片联接到至少一个可折叠支撑件并沿着所述至少一个可折叠支撑件间隔开，每个瓦片具有吸附剂材料
。
收集配置包括捕获结构从释放室向上延伸
。
该方法还包括将捕获结构的至少一部分暴露于气流以使得多个瓦片的吸附剂材料能够捕获大气二氧化碳，以及通过驱动致动器将捕获结构降低到释放室中而将捕获结构安置为释放配置，从而使得至少一个可折叠支撑件折叠并且多个瓦片完全位于释放室内部
。
另外，该方法包括用盖子关闭释放室，将多个瓦片限制在释放室内部，以及通过用吸附剂再生系统在吸附剂材料上操作来使多个瓦片的吸附剂材料再生，以释放捕获的二氧化碳，从而在释放室内形成富集气体
。
最后，该方法包括通过用引入释放室的吹扫气取代富集气体而通过与释放室内部流体连通的产物出口来发射富集气体的产物流
。
[0009]具体的实施方案可以包括以下特征的一个或多个
。
吸附剂材料可以是水分波动吸附剂材料，吸附剂再生系统可以包括释放介质和释放介质发射器
。
释放介质可以是液态水和蒸汽的一种
。
吸附剂材料可以是热量波动吸附剂材料，并且吸附剂再生系统可以包括热源
。
热源可以是配置为释放蒸汽的释放介质发射器
。
该方法还可以包括基于从通信联接至控制系统的至少一个传感器接收的信号来确定被动收集装置本地的至少一个环境条件，和
/
或基于所述至少一个环境条件来确定捕获结构的最佳暴露时间
。
吹扫气可以是空气
、
氮气
、
水蒸气和蒸汽中的一种
。
[0010]根据本专利技术的又一个方面，一种用于被动收集大气二氧化碳的系统包括至少一个被动收集群集，每个被动收集群集具有至少两个被动收集装置
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于被动收集大气二氧化碳的装置，包括：释放室，其包括开口和吸附剂再生系统；捕获结构，其联接至所述释放室，并且包括至少一个可折叠支撑件和多个瓦片，所述多个瓦片由所述至少一个可折叠支撑件悬挂并沿着所述至少一个可折叠支撑件间隔开，每个瓦片包括吸附剂材料，并且所述捕获结构通过折叠至少一个可折叠支撑件能够从收集配置移动至释放配置；盖子，其在所述捕获结构处于释放配置时覆盖所述释放室的开口；以及产物出口，其与所述释放室的内部流体连通并配置为接收富集气体的产物流；其中，所述收集配置包括所述捕获结构从所述释放室向上延伸以将捕获结构的至少一部分暴露于气流，并且使得多个瓦片的吸附剂材料捕获大气二氧化碳；其中，所述释放配置包括所述捕获结构的所述至少一个可折叠支撑件折叠，所述盖子覆盖所述释放室的开口，并且所述多个瓦片充分封闭在释放室内部，使得吸附剂再生系统能够在多个瓦片上操作，以从吸附剂材料释放所捕获的二氧化碳并在释放室内形成富集气体
。2.
根据权利要求1所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，其中，所述吸附剂材料是水分波动吸附剂材料，所述吸附剂再生系统包括释放介质和释放介质发射器，并且所述释放介质是液态水和蒸汽中的一种
。3.
根据权利要求1所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，其中，所述吸附剂材料是热量波动吸附剂材料，并且所述吸附剂再生系统包括热源
。4.
根据权利要求3所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，其中，所述热源是配置为释放蒸汽的释放介质发射器
。5.
根据权利要求
1、2、3
或4所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，其中，所述释放室进一步包括吹扫气入口，所述吹扫气入口联接至吹扫气源并配置为将吹扫气引入释放室以取代富集气体
。6.
根据权利要求
1、2
或3所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，其进一步包括所述释放室与所述盖子之间的垫圈
。7.
根据权利要求
1、2
或3所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，其中，所述多个瓦片的每个瓦片基本上是平坦的
。8.
根据权利要求7所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，其中，对于所述多个瓦片的每个瓦片，所述吸附剂材料包括以大于零的角度联接至瓦片的表面的多个吸附剂表面
。9.
根据权利要求1所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，其中，所述多个瓦片中的每个瓦片包括孔
。10.
根据权利要求1所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，其中，所述多个瓦片中的每个瓦片包括上框架和下框架，所述吸附剂材料夹在所述上框架与所述下框架之间
。11.
根据权利要求
1、2
或3所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，进一步包括：致动器，其联接至所述捕获结构；控制系统，其通信联接至所述致动器并配置为驱动致动器，以使捕获结构在收集配置与释放配置之间移动
。12.
根据权利要求
11
所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，进一步包括：
至少一个传感器，其通信联接至所述控制系统；其中，所述控制系统配置为基于从所述至少一个传感器接收的信号来确定至少一个环境条件，并且基于所述至少一个环境条件来自动地驱动致动器，以使捕获结构在收集配置与释放配置之间移动；其中，所述至少一个环境条件包括温度
、
湿度和风速中的至少一个
。13.
根据权利要求1所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，进一步包括至少一个挡板
。14.
一种用于被动收集大气二氧化碳的方法，包括：准备包括释放室和捕获结构的根据权利要求1至
13
中任一项所述的用于被动收集大气二氧化碳的装置，从而通过利用由控制系统驱动的致动器将捕获结构移动到收集配置来收集大气二氧化碳，所述捕获结构包括至少一个可折叠支撑件和多个瓦片，所述多个瓦片由所述至少一个可折叠支撑件悬挂并沿着所述至少一个可折叠支撑件间隔开，每个瓦片包括吸附剂材料，所述收集配置包括捕获结构从释放室向上延伸；将捕获结构的至少一部分暴露于气流以使得多个瓦片的吸附剂材料捕获大气二氧化碳；通过驱动致动器将捕获结构下降到释放室中而将捕获结构安置在释放配置，从而使得至少一个可折叠支撑件折叠并且多个瓦片完全位于释放室内部；用盖子关闭释放室，从而将多个瓦片限...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：亚利桑那州立大学董事会，
类型：发明
国别省市：