【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直接空气捕集二氧化碳，具体涉及一种提高co2分压的co2直接空气捕集系统及方法。
技术介绍
1、二氧化碳捕集、利用与封存(ccus)技术对于实现碳中和有重要意义，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。ccus按技术流程分为捕集、输送、利用与封存等环节，其中，co2捕集是指将co2从工业、能源活动或大气中分离出来的过程。
2、目前主要的二氧化碳捕集技术包括化学吸收法、物理吸收法、膜分离法和吸附法等：
3、(1)化学吸收法：利用化学试剂与二氧化碳反应生成盐类(例如碳酸盐或碳酸氢盐)，再通过加热或减压将二氧化碳释放并收集；常用的化学吸收剂包括胺类物质，如乙二胺、甲醇胺等。适用于低浓度二氧化碳环境，如燃煤电厂、水泥厂和钢铁厂的烟气处理。化学吸收法存在捕集工艺能耗大、吸收剂循环效率低、co2回收成本高、co2捕集设备庞大，操作的弹性小等问题。
4、(2)物理吸收法：在加压条件下用有机溶剂对酸性气体进行吸收来分离脱除酸气成分。溶剂的再生通过降压实现，所需再生能量相对较少；物理吸收法适用于气体中co2浓度较高时的co2分离，如igcc中的co2分离；它在较高的操作压力下进行，不适用于尾气中co2的分离。
5、(3)膜分离法：膜分离法利用特定材料制成的薄膜对不同气体渗透率的不同来分离气体。膜材料分为有机高分子膜及无机膜两种；适用于需要高纯度二氧化碳的场合；其缺点是现有膜材料的c
6、(4)吸附法：是通过吸附体在一定条件下对co2进行选择性吸附，而后通过恢复条件将co2解吸，从而达到分离co2的目的。常用的吸附剂有：天然沸石、分子筛、活性氧化铝、硅胶、“分子篮”吸附剂、铿化合物吸附剂、碳基吸附剂等。吸附法分离co2的主要缺点是：分离率较低；具有较高co2选择性的吸附剂较少；用于电力行业时，吸附法存在成本过高的问题。
7、直接空气捕集(direct air capture，dac)是一种能够从大气中捕集二氧化碳的技术，是一种重要的ccus技术，也是一种不可或缺的负排放技术。目前已有报道的co2直接空气捕集技术包括：固体吸附法和溶液吸附法。固体吸附法是一种能够在常温常压条件下有效吸附空气中二氧化碳的方法，具有吸附效率高、材料稳定性好、运行成本低等优点。但是固体吸附法具有吸附容量有限、再生过程复杂和设备成本高的缺点。溶液吸收法中主要使用碱性氢氧化物溶液(如naoh、koh和ca(oh)2)进行空气脱碳实践。这些溶液具有强二氧化碳结合力、较低的挥发性以及相对成熟的工艺，使其成为空气捕集吸收剂的主要选择。但是碱液吸收法具有对设备材料具有较强的腐蚀性的缺点，特别是长期运行过程中，腐蚀问题会显著增加设备维护和更换的成本。而目前在烟气捕集co2中，最常用的方法为胺溶液吸收法，因为胺溶液吸收法具有：高吸收效率、高反应速度和再生能力强的优点，但是由于空气中co2的分压较低，胺液吸收法运用在直接空气捕集，则会发生由于需要处理大量空气而导致化学溶剂蒸发损失的问题。现有技术中，在使用胺溶液对co2进行直接空气捕集时，空气中co2的占比仅为0.04％，使得在捕集过程中胺溶液的吸收效率以及利用程度并不高。并且，在解吸富液时，在传统的富液解吸方法中，需要向系统输入大量的能量进行解吸，这增加了整个系统的经济成本。
8、微生物燃料电池(microbial fuel cell，mfc)是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂(一般为氧气)在阴极得到电子被还原与质子结合成水。根据电子传递方式进行分类，微生物燃料电池可分为直接的和间接的微生物燃料电池。所谓直接的是指燃料在电极上氧化的同时，电子直接从燃料分子转移到电极，再由生物催化剂直接催化电极表面的反应，这种反应在化学中成为氧化还原反应；如果燃料是在电解液中或其它处所反应，电子通过氧化还原介体传递到电极上的电池就称为间接微生物燃料电池。根据电池中是否需要添加电子传递介体又可分为有介体和无介体微生物燃料电池。微生物燃料电池通常包括质子交换膜、阳极、阴极、阳极室、阴极室、导线、外电路，中的外电路是指电源外部的电流路径，即电流从电源正极出发，经过导线、负载等元件，最后回到电源负极的路径。外电路通常由导线、开关、负载等组成，它是将电能转换为其他形式能量的场所。
9、目前还未见将微生物燃料电池与二氧化碳直接空气捕集结合的相关报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种提高co2分压的co2直接空气捕集系统及方法。
2、本专利技术为了实现其目的，采用的技术方案是：
3、本专利技术的第一方面提供一种提高co2分压的co2直接空气捕集系统，包括第一气泵、第二气泵、微生物燃料电池装置、co2捕集装置、富液解吸单元和co2储存单元；
4、所述微生物燃料电池装置包括反应器箱体、质子交换膜、导线和外电路；所述质子交换膜竖直设置在所述反应器箱体内，将反应器箱体内部隔成阳极室和阴极室，所述阳极室内设置有阳极，所述阴极室内设置有阴极，所述导线的两端分别连接阳极和阴极，所述外电路设置在反应器箱体的外部与导线连接；所述第一气泵设置在微生物燃料电池装置外，与阴极室通过进气管连接，将环境空气泵入阴极室中；反应器箱体外设置有包裹反应器箱体的夹套，阳极室和上设置有出气口；阴极室上设置有进气口和出气口；
5、所述co2捕集装置为密闭的箱体，co2捕集装置上设置有进液口、出液口、进气口、出气口；微生物燃料电池装置的阴极室的出气口与co2捕集装置的进气口通过管道连接，并在所述管道上设置所述第二气泵；
6、所述富液解吸单元包括电池余热加热装置和电加热解吸器，所述电池余热加热装置为设置在反应器箱体外的所述夹套，夹套上设置有进液口和出液口，夹套的进液口与co2捕集装置的出液口通过管道连接，夹套用于流通吸收了co2后的富液；所述电加热解吸器的主体为电加热器，夹套的出液口与所述电加热器的进液口之间通过管道连接，将夹套中的富液输入电加热器中；电加热器与微生物燃料电池装置的外电路电连接获得电能进行加热；在电加热解吸器的主体上设置有出气口；电加热器的出液口与co2捕集装置的进液口通过管道连接；
7、所述co2储存单元包括co2压缩机和co2储存器；电加热解吸器的出气口、阳极室的出气口均与所述co2压缩机通过管道连接，co2压缩机和co2储存器之间通过管道连接。
8、优选地，所述co2捕集装置3的进液口上还连接补液管，用于从外部补入新的吸收液。
9、优选地，所述c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高CO2分压的CO2直接空气捕集系统，其特征在于：包括第一气泵、第二气泵、微生物燃料电池装置、CO2捕集装置、富液解吸单元和CO2储存单元；
2.根据权利要求1所述的提高CO2分压的CO2直接空气捕集系统，其特征在于：所述CO2捕集装置3的进液口上还连接补液管，用于从外部补入新的吸收液。
3.根据权利要求1所述的提高CO2分压的CO2直接空气捕集系统，其特征在于：所述CO2捕集装置中盛装有吸收液，所述吸收液选自单一胺吸收液、混合胺吸收液以及离子溶液。
4.根据权利要求3所述的提高CO2分压的CO2直接空气捕集系统，其特征在于：所述单一胺吸收液选自单乙醇胺MEA、二乙醇胺DEA、甲基二乙醇胺MDEA。
5.根据权利要求1所述的提高CO2分压的CO2直接空气捕集系统，其特征在于：所述的所有管道上均设置有开关阀。
6.根据权利要求1所述的提高CO2分压的CO2直接空气捕集系统，其特征在于：用于流通液体的管道上均设置有水泵，用于调节流量和流速。
7.根据权利要求1所述的提高CO2分压的CO2直接空气捕集系统
8.根据权利要求1所述的提高CO2分压的CO2直接空气捕集系统，其特征在于：所述阴极室中设置有氧气传感器，用于监测阴极室中的氧气浓度。
9.一种提高CO2分压的CO2直接空气捕集方法，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所的系统捕集，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤1中所述含有有机物的水为含有糖类、脂肪、蛋白质的有机废水。
...【技术特征摘要】
1.一种提高co2分压的co2直接空气捕集系统，其特征在于：包括第一气泵、第二气泵、微生物燃料电池装置、co2捕集装置、富液解吸单元和co2储存单元；
2.根据权利要求1所述的提高co2分压的co2直接空气捕集系统，其特征在于：所述co2捕集装置3的进液口上还连接补液管，用于从外部补入新的吸收液。
3.根据权利要求1所述的提高co2分压的co2直接空气捕集系统，其特征在于：所述co2捕集装置中盛装有吸收液，所述吸收液选自单一胺吸收液、混合胺吸收液以及离子溶液。
4.根据权利要求3所述的提高co2分压的co2直接空气捕集系统，其特征在于：所述单一胺吸收液选自单乙醇胺mea、二乙醇胺dea、甲基二乙醇胺mdea。
5.根据权利要求1所述的提高co2分压的co2直接空气捕集系统，其特征在于：所述的所有管道上均...
【专利技术属性】
技术研发人员：何嘉诚，伍思敏，吕英豪，陈颖，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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