【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体处理，特别是涉及一种面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置及方法。
技术介绍
1、随着人类对能源的需求越来越大，未来几十年内化石燃料将仍然是主要能量来源，而燃烧化石燃料产生的二氧化碳被认为是最主要的温室气体，因此二十一世纪以来，气候变化成为人类有史以来面临的最紧迫的全球挑战之一。目前，二氧化碳捕集是解决碳排放问题的主要策略，例如传统的碳捕集模式是从大型点源进行燃烧后捕集，可以减缓大气中co2浓度的升高。但作为负碳技术代表的空气中直接捕集co2的技术可对大气中co2浓度进行更为直接的“干预”。
2、但是，现有碳捕集技术多为单独的碳捕集方法，捕集工艺流程复杂，捕获后的二氧化碳还需要加压封存，运输，然后再在燃料合成设备中合成燃料，因此整个碳捕集和燃料合成的生产线中，存在装置结构复杂，生产能耗高的缺陷。
3、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置及方法，旨在解决现有的二氧化碳捕集和利用二氧化碳合成燃料的技术中操作流程复杂，能耗高的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，包括电渗析系统、混合液罐、二氧化碳吸收系统、分离罐、甲烷合成系统和供电系统，所述电渗析系统形成有阳极腔室和阴极腔室；所述混合液罐与所述阳极腔室的入口和所述阴极腔室的入口均连通，用于储存混合液；所述二氧化
4、所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，所述混合液包括可逆氧化还原对与苛性碱的混合溶液。
5、所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，所述可逆氧化还原对包括k3/k4[fe(cn)6]，所述苛性碱包括氢氧化钾。
6、所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，所述电渗析系统包括若干个并联的电渗析结构；所述电渗析结构包括：
7、电解池；
8、双极膜，设于所述电解池内，将所述电解池的两侧分隔开，形成所述阳极腔室和所述阴极腔室；
9、阳极，设于所述阳极腔室内；
10、阴极，设于所述阴极腔室内；
11、其中，所述阳极、所述阴极均与所述供电系统连接。
12、所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，所述阳极包括pt、au、pd、ru、ir、rh、re、os、cu、ag、fe、co、zn、c中一种或两种以上的合金或其混合物；和/或，所述阴极包括pt、au、pd、ru、ir、rh、re、os、cu、ag、fe、co、zn、c中一种或两种以上的合金或其混合物。
13、所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，所述二氧化碳吸收系统包括：
14、气液接触结构，所述气液接触结构内形成有用于暂存混合液的储液槽，所述储液槽的一端与所述电渗析系统连通，另一端与所述混合液罐连通；所述气液接触结构上设有用于输送气源的气体流道，所述气体流道与所述储液槽导通；
15、气体净化结构，设于所述气体流道内，沿所述气体流道的延伸方向设于所述储液槽的前端。
16、所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，所述二氧化碳吸收系统包括鼓风结构，所述鼓风结构设于所述气体流道内，用于朝向所述储液槽输送气源。
17、所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，所述甲烷合成系统包括反应腔体和温控结构，所述反应腔体与所述出气口连通；所述温控结构与所述供电系统连接，用于调控所述反应腔体的温度。
18、所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，所述供电系统包括太阳能光伏组件和控制器，所述太阳能光伏组件与所述电渗析系统、所述二氧化碳吸收系统、所述分离罐、所述甲烷合成系统均电连接；所述控制器设于所述太阳能光伏组件和所述电渗析系统之间，用于调控所述电渗析系统的输入电流，以控制所述阴极腔室释放的二氧化碳和氢气的摩尔比。
19、所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其中，所述二氧化碳吸收系统和所述混合液罐之间设有第一溶液泵，所述第一溶液泵用于朝向所述混合液罐输送混合液；和/或，
20、所述混合液罐和所述电渗析系统之间设有第二溶液泵，所述第二溶液泵用于朝向所述阳极腔室和所述阴极腔室输送混合液；和/或，
21、所述分离罐和所述混合液罐之间设有第三溶液泵，所述第三溶液泵用于朝向所述混合液罐输送混合液。
22、本申请还公开了一种利用如上任一所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置制备燃料的方法，其中，包括：
23、向二氧化碳吸收系统中输送气源，并向混合液罐中输送吸收了二氧化碳的混合液；
24、将所述混合液罐中的混合液输送到电渗析系统，通过所述电渗析系统的阴极腔室释放二氧化碳气体和氢气；
25、将所述二氧化碳气体和所述氢气输送至分离罐，与所述阴极腔室流出的液体分离，并输送所述二氧化碳气体和所述氢气至甲烷合成系统，在所述甲烷合成系统内合成甲烷燃料。
26、与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点：
27、本专利技术公开的碳捕集及同步燃料合成装置通过电渗析系统的阳极腔室与二氧化碳吸收系统、混合液罐等连接，形成吸收二氧化碳的循环通路；并且电渗析系统的阴极腔室与分离罐、混合液罐等连接，形成释放二氧化碳气体的循环通路，将二氧化碳气体和氢气分离出来，最后直接输入甲烷合成系统，合成甲烷燃料。整个装置通过供电系统进行启动和控制。可见本专利技术将电化学碳捕集、电解水制氢以及热化学甲烷合成过程耦合，实现了稀薄碳源的碳捕集以及同步燃料合成工艺，将二氧化碳吸收后可以直接输送到燃料合成系统中进行生产，省去了传统的储存、运输二氧化碳的工序，简化了加工流程，有利于简化加工装置，降低生产能耗与成本。
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1.一种面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述混合液包括可逆氧化还原对苛性碱。
3.根据权利要求2所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述可逆氧化还原对包括K3/K4[Fe(CN)6]，所述苛性碱包括氢氧化钾。
4.根据权利要求1所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述电渗析系统包括若干个并联的电渗析结构；所述电渗析结构包括：
5.根据权利要求4所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述阳极包括Pt、Au、Pd、Ru、Ir、Rh、Re、Os、Cu、Ag、Fe、Co、Zn、C中一种或两种以上的合金或其混合物；和/或，
6.根据权利要求1所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收系统包括：
7.根据权利要求6所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收系统包括鼓风结构，所述鼓风结构设于所述
8.根据权利要求1所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述甲烷合成系统包括反应腔体和温控结构，所述反应腔体与所述出气口连通；所述温控结构与所述供电系统连接，用于调控所述反应腔体的温度。
9.根据权利要求1所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述供电系统包括太阳能光伏组件和控制器，所述太阳能光伏组件与所述电渗析系统、所述二氧化碳吸收系统、所述溶液泵、所述甲烷合成系统均电连接；所述控制器设于所述太阳能光伏组件和所述电渗析系统之间，用于调控所述电渗析系统的输入电流，以控制所述阴极腔室释放的二氧化碳和氢气的摩尔比。
10.根据权利要求1所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收系统和所述混合液罐之间设有第一溶液泵，所述第一溶液泵用于朝向所述混合液罐输送混合液；和/或，
11.一种利用如权利要求1至10任意一项所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置制备燃料的方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述混合液包括可逆氧化还原对苛性碱。
3.根据权利要求2所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述可逆氧化还原对包括k3/k4[fe(cn)6]，所述苛性碱包括氢氧化钾。
4.根据权利要求1所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述电渗析系统包括若干个并联的电渗析结构；所述电渗析结构包括：
5.根据权利要求4所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述阳极包括pt、au、pd、ru、ir、rh、re、os、cu、ag、fe、co、zn、c中一种或两种以上的合金或其混合物；和/或，
6.根据权利要求1所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收系统包括：
7.根据权利要求6所述的面向稀薄碳源的碳捕集及同步燃料合成装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收系统包括鼓风结构，...
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