【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及还原转化，特别涉及一种基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统及方法。
技术介绍
1、常见co2转化方式主要有co2还原和co2与有机物的羧化、酯化等。其中，co2还原被认为是一种有效的转化途径，催化剂在外界能量（光、电、热）作用下，大多数情况下将co2的一个c=o 双键转化为c-o单键，另一个键保留，并与有机物耦合，形成碳酸酯或羧酸。然而，该类反应通常需要高温、高压或与其他反应耦合才能推动平衡，在一定程度上导致热催化转化的高能耗及高危险性。相比之下，通过太阳能光催化或电催化的方式可有效克服反应过程中的热力学障碍，使得条件更加安全。但是，该类催化过程中普遍存在反应速率较慢、选择性较差等问题，限制了工业应用。
2、低温等离子体又被称为非平衡态等离子，在低温等离子中重粒子温度接近室温，而电子温度较高，远离热平衡态，该技术产生的热电子，是还原性极强的物质，可以有效还原惰性气体分子，因此，为了克服上述co2还原转化的缺陷，通过等离子体技术进行co2的还原转化受到人们的关注，然而，现有的通过等离子体技术进行co2的还原转化的方式产生的电子数量有限导致转化效率低的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统及方法，旨在解决现有技术中的co2还原转化转化效率低的问题。
2、本专利技术提出的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统包括：
3、依次首尾连通的具有真空的水蒸汽形成区域、气体
4、其中，所述水蒸汽形成区域用于接收蒸馏水并将所述蒸馏水转化成水蒸汽，所述气体交换区域用于接收二氧化碳反应气体并将所述二氧化碳反应气体和水蒸汽送至所述气相反应区域，所述气相反应区域用于接收所述二氧化碳反应气体、水蒸汽以及所述水蒸汽形成的微液滴，并将所述水蒸汽和微液滴分别电离形成非热等离子体和电子，以将所述二氧化碳反应气体进行还原转化成甲醛，所述水冷凝区域用于冷凝所述甲醛，后输送至所述样品收集区域。
5、另外，根据本专利技术提出的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，还可以具有如下的附加技术特征：
6、进一步地，所述水蒸汽形成区域上分别设有注入口以及真空泵接口，所述注入口以及真空泵接口均深入所述水蒸汽形成区域底部。
7、进一步地，所述气体交换区包括空气冷凝管和与所述空气冷凝管连通的两个真空泵接口，其中一个所述真空泵接口作为内部气体排出接口，另一个所述真空泵接口作为反应气体注入接口。
8、进一步地，所述气体反应区域为三口烧瓶，所述三口烧瓶的顶部瓶口与所述气体交换区连接在一起，所述三口烧瓶的其他两个瓶口处插入两根放电针，作为两个电极。
9、进一步地，所述放电针的材质选用钨针，所述两个放电针间的距离为10~20 mm。
10、进一步地，所述样品收集区域呈u形管状，且靠近所述气体反应区的一端的样品收集区域的高度高于另一端的高度。
11、进一步地，所述连接臂为弹性连接臂，以通过按压所述按压部使所述按键沿所述导光件的轴向运动。
12、进一步地，所述基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统还包括设于所述水蒸汽形成区域下的加热平台。
13、另外，本专利技术的另一个目的在于提供一种二氧化碳还原转化反应方法，应用于上述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，所述方法包括：
14、在水蒸汽形成区域注入设定量的蒸馏水，并将系统内残留气体排净，将气压降至设定气压；
15、将二氧化碳反应气体通过气体交换区域注入气体反应区域，重复操作预设次数后关闭所述气体交换区域的气体交换口；
16、对所述水蒸汽形成区域进行加热，并对所述气相反应区域施加直流高压直至产生火花放电后反应预设时间得到反应产物；
17、通过气体冷凝区域对反应产物进行冷凝后输入至样品收集区域内进行收集。
18、进一步地，上述二氧化碳还原转化反应方法，其中，操作次数为2次~3次、交换时间为2h~3h。
19、进一步地，上述二氧化碳还原转化反应方法，其中，加热温度为90℃~100℃、反应时间为48 h ~72h。
20、本专利技术通过水蒸汽形成区域用于接收蒸馏水并将蒸馏水转化成水蒸汽，气体交换区域用于接收二氧化碳反应气体并将二氧化碳反应气体和水蒸汽送至气相反应区域，气相反应区域用于接收反应气体、水蒸汽以及水蒸气形成的微液滴，进行反应后经水冷凝区域后落入样品收集区域，在气相反应区域内，电离水蒸汽产生非热等离子体，电离微液滴，在微液滴表面形成的较高电场裂解oh-所形成电子，其中非热等离子体含有水合质子、热电子，还有高活性的水自由基阳离子，水合质子、热电子与二氧化碳作用，或是电子与二氧化碳形成的溶于水蒸汽的碳酸反应，将其还原为甲醛，同时通过非等离子体以及电子进行二氧化碳的还原，从而提升了二氧化碳还原转化的效率，解决了现有技术中的二氧化碳还原转化效率低的问题。
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1.一种基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，包括依次首尾连通的具有真空的水蒸汽形成区域、气体交换区域、气相反应区域、水冷凝区域以及样品收集区域；
2.根据权利要求1所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述水蒸汽形成区域上分别设有注入口以及真空泵接口，所述注入口以及真空泵接口均深入所述水蒸汽形成区域底部。
3.根据权利要求1所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述气体交换区包括空气冷凝管和与所述空气冷凝管连通的两个真空泵接口，其中一个所述真空泵接口作为内部气体排出接口，另一个所述真空泵接口作为反应气体注入接口。
4.根据权利要求1所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述气体反应区域为三口烧瓶，所述三口烧瓶的顶部瓶口与所述气体交换区连接在一起，所述三口烧瓶的其他两个瓶口处插入两根放电针，作为两个电极。
5.根据权利要求4所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述放电针的材质选用钨针，所述两个放电针间的距离为10~20
6.根据权利要求5所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述样品收集区域呈U形管状，且靠近所述气体反应区的一端的样品收集区域的高度高于另一端的高度。
7.根据权利要求1所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统还包括设于所述水蒸汽形成区域下的加热平台。
8.一种二氧化碳还原转化反应方法，应用于权利要求1至7中任一项所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的二氧化碳还原转化反应方法，其特征在于，操作次数为2次~3次、交换时间为2h~3h。
10.根据权利要求8所述的二氧化碳还原转化反应方法，其特征在于，加热温度为90℃~100℃、反应时间为48 h ~72h。
...【技术特征摘要】
1.一种基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，包括依次首尾连通的具有真空的水蒸汽形成区域、气体交换区域、气相反应区域、水冷凝区域以及样品收集区域；
2.根据权利要求1所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述水蒸汽形成区域上分别设有注入口以及真空泵接口，所述注入口以及真空泵接口均深入所述水蒸汽形成区域底部。
3.根据权利要求1所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述气体交换区包括空气冷凝管和与所述空气冷凝管连通的两个真空泵接口，其中一个所述真空泵接口作为内部气体排出接口，另一个所述真空泵接口作为反应气体注入接口。
4.根据权利要求1所述的基于非热等离子体的二氧化碳还原转化反应系统，其特征在于，所述气体反应区域为三口烧瓶，所述三口烧瓶的顶部瓶口与所述气体交换区连接在一起，所述三口烧瓶的其他两个瓶口处插入两根放电针，作为两个电极。
5.根据权利要求4所述的基于非热等离...
【专利技术属性】
技术研发人员：张兴磊，米东伯，张小平，陈焕文，苏蕊，
申请(专利权)人：东华理工大学南昌校区，
类型：发明
国别省市：
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