[发明专利]一种光伏发电驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用系统及方法

权利要求书

1.一种光伏发电驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用系统，其特征在于，该系统包括太阳能光伏发电装置、电力电子装置、电解水制氢装置、低温等离子反应阵列和产物分离提纯装置；

所述太阳能光伏发电装置用于进行电力供应，并连接电力电子装置；

所述电力电子装置用于进行电能变换，同时连接电解水制氢装置和低温等离子体反应阵列；

所述低温等离子反应阵列与电解水制氢装置连接，用于进行CO₂/H₂的活化转化，由多组介质阻挡放电等离子小型反应器及水电级槽构成，所述小型反应器分别开有进气管道与出气管道，用于CO₂和H₂的输入及产物气体的输出，所述水电级槽内蓄有富离子水并接地，作为低温等离子阵列接地电极；所述低温等离子反应阵列连接等离子体电源，通过控制CO₂和H₂气流的流量，并调节低温等离子体反应阵列的输入电压、放电频率参数，产生气体击穿放电形成非热力学平衡的等离子体反应环境，通过调节水电极槽水位来调节低温等离子体反应阵列放电区域长度，所述介质阻挡放电电弧促进CO₂、H₂共同活化，实现CO₂的高效活化和加氢转化利用，耦合等离子体催化剂，合成相应的目标产物；

所述低温等离子体反应阵列连接产物分离提纯装置，低温等离子体反应阵列后端尾气经产物分离提纯装置提纯产物后，重新循环进入低温等离子体反应阵列，进一步反应提高系统整体转化率。

2.根据权利要求1所述的一种光伏驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用系统，其特征在于，所述低温等离子阵列连接等离子体电源，调制等离子体电源的输出电压及输出频率参数实现反应气体击穿产生等离子体。

3.根据权利要求1所述的一种光伏驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用系统，其特征在于，所述太阳能光伏发电装置采用太阳能光伏发电的波动性能量输入为低温等离子阵列和电解水制氢装置供电。

4.根据权利要求1所述的一种光伏驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用装置，其特征在于，所述产物分离提纯装置主要通过气体分离、冷凝方式提取分离产物。

5.根据权利要求1所述的一种光伏驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用装置，其特征在于，所其中水电级槽在不同水位高度上开有多个阀门出口，通过控制阀门开度实现水位调节。

6.根据权利要求1所述的一种光伏驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用装置，其特征在于，循环水接地装置中的蓄水池中可随时补充富离子水，提高地电极循环水中离子浓度，保障良好接地。

7.根据权利要求1所述的一种光伏驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用装置，其特征在于，所述低温等离子反应阵列中填充等离子体反应催化剂，提高对应产物的产率及选择性。

8.根据权利要求1所述的一种光伏驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用装置，其特征在于，所述介质阻挡放电等离子阵列、电解水制氢装置及循环水接地装置电力供应均来自于太阳能光伏发电装置。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的光伏发电驱动低温等离子体二氧化碳加氢转化利用方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)采用太阳能光伏发电装置进行电力供应，通过电力电子装置进行电能变换，同时满足电解水制氢装置及低温等离子体反应阵列的功率要求；

(2)将CO₂和H₂通入低温等离子体反应器阵列，通过控制两种气流的流量，并调节低温等离子体反应器阵列的输入电压、放电频率参数，产生气体击穿放电形成非热力学平衡的等离子体反应环境，通过调节水电极槽水位来调节反应器阵列放电区域长度，以实现CO₂的高效活化和加氢转化利用，耦合等离子体催化剂，合成相应的目标产物；

(3)低温等离子体反应器阵列尾气提纯后，重新循环进入低温等离子体反应器阵列，进一步反应提高整体转化率。