[发明专利]用于被动收集大气二氧化碳的装置、系统和方法

说明书

公开了一种用于被动收集大气二氧化碳的装置。所述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，具有至少一个可折叠支撑件和多个瓦片，所述多个瓦片沿着所述可折叠支撑件间隔开。每个瓦片包括吸附剂材料。捕获结构在收集配置与释放配置之间可移动。收集配置包括捕获结构从释放室向上延伸以将捕获结构暴露于气流，并且使得吸附剂材料能够捕获大气二氧化碳。释放配置包括可折叠支撑件折叠，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形成富集气体。

相关申请的交叉引用

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。

技术领域

本发明的各方面总体上涉及大气二氧化碳的被动收集。

背景技术

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。

发明内容

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。

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。