[发明专利]一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于绿色有机燃料合成技术领域，尤其涉及一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置及方法。

背景技术

当今全球气候系统的变暖已是无可置疑，IPCC报告认为，过去50年发生的气候变化90%以上是以化石燃料燃烧为主的人类活动造成的。整个国际社会并未在利用CO₂为资源上有足够的技术贮备，人们担忧的是能源耗竭对人类造成的影响，世界各国正奋力加紧新技术的开发力度。捕捉、储存、转化和利用CO₂的新技术，建立新一代能源体系正引起了科学界的关注，甲烷、甲醇、甲酸、多糖类或氨基酸作为新的能源储存形式，它们具有很大的优势，如甲醇是最简单的液态氧化碳氢化合物，物化性质稳定。比氢气，水煤气，天然气等储存，运输起来更方便，更安全。作为燃料，甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、单糖、多糖类、氨基酸、甲酸甲酯、碳酸甲酯更清洁，更环保。

      目前由二氧化碳制有机燃料的方法有很多，如有利用二氧化碳与氢气按比例混合后，先转化为一氧化碳，再与氢气混合加压经加热、催化生成甲醇(CN 1157281)；有在常压、高空速的条件下使用催化剂催化其反应制甲烷(CN 1107078)有利用以离子液体为导电介质中的电化学反应装置使氢气还原二氧化碳还原生成甲醇等有机化合物(CN 101250711)，有在临界条件下利用紫外激光束分解二氧化碳(US 7807025)。上述方法在一定程度上提出了由二氧化碳制有机燃料的方法，但都存在一些缺陷和不足。化学合成法步骤繁琐，条件苛刻，能耗大。催化法工艺复杂，催化剂昂贵，且易中毒失去其活性。离子液体粘度大，传质慢，转化效率不理想，并且离子液体价格昂贵，很难实现大规模生产化。紫外光分解二氧化碳的过程中，临界条件比较难控制，比如需要较高压力（7.38Mpa）。

发明内容

      本发明的目的在于提供一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置包括一个或多个管状反应装置，多个管状反应装置串联组成放大水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料装置，其中电源分别供电，管状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；所述的管状反应装置包括第一管状石英玻璃/陶瓷、第一管状金属网放电正极、第一管状反应器、第一管状金属网接地极、高压脉冲电源、第一进气口、第一出气口、第一压力缓冲球；第一管状反应器内壁上设有第一管状金属网接地极，第一管状反应器内设有第一管状石英玻璃/陶瓷、第一管状金属网放电正极，第一管状石英玻璃/陶瓷设在第一管状反应器正中间，第一管状反应器各个方向产生等量的自由基或氢原子，第一管状石英玻璃/陶瓷内壁上设有第一管状金属网放电正极，第一管状反应器上设有第一出气口、第一出气口、第一压力缓冲球，高压脉冲电源的正极穿过第一管状反应器与第一管状金属网放电正极相连，高压脉冲电源的负极穿过第一管状反应器与第一管状金属网接地极相连。

另一种水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料的装置包括一个或多个管状反应装置，多个管状反应装置串联组成放大水汽放电裂解产氢还原二氧化碳制燃料装置，其中电源分别供电，管状反应装置的进气管路为氢气、二氧化碳和水蒸气的进气管；所述的管状反应装置包括高压脉冲电源、第二管状反应器、第二管状金属网接地极、第二进气口、第二出气口、 第二管状石英玻璃/陶瓷、第二管状金属网放电正极、第二压力缓冲球；第二管状反应器内设有第二管状石英玻璃/陶瓷、第二管状金属网放电正极、第二管状金属网接地极，第二管状石英玻璃/陶瓷设在第二管状反应器正中间，第二管状反应器各个方向产生等量的自由基或氢原子，第二管状石英玻璃/陶瓷内壁上设有第二管状金属网放电正极，第二管状石英玻璃/陶瓷外壁上设有第二管状金属网接地极，第二管状反应器上设有第二进气口、第二出气口、第二压力缓冲球，高压脉冲电源的正极穿过第二管状反应器与第二管状金属网放电正极相连，高压脉冲电源的负极穿过第二管状反应器与第二管状金属网接地极相连。