[发明专利]一种基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统和方法

权利要求书

1.一种基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统，其特征在于：由碳捕集部分和二氧化碳蓄冷部分组成；

所述碳捕集部分包括气泵(1)、气固混合室(2)、二氧化碳吸收腔体(3)、太阳能聚光器(4)、离心分离器(5)、第一单向颗粒释放阀(6)和第二单向颗粒释放阀(8)、二氧化碳脱附腔体(7)、颗粒过滤层(9)、复合碳捕集颗粒循环以及相关管路；进口管路(1-1)入口连接混合气体源，进口管路(1-1)上设置气泵(1)，进口管路(1-1)出口连接气固混合室(2)的混合气体入口；气固混合室(2)的回收口连接回收管路(2-4)，气固混合室(2)的出口通过出口管路(2-1)与二氧化碳吸收腔体(3)下部连接；二氧化碳吸收腔体(3)的一侧壁面设置特制玻璃，该侧壁面正对太阳能聚光器(4)，二氧化碳吸收腔体(3)顶部通过顶部管路(2-2)与离心分离器(5)入口连接；离心分离器(5)的气体出口通过气体出口管路(1-2)连接至脱碳尾气处理部分，离心分离器(5)的固体出口通过带有第一单向颗粒释放阀(6)的固体出口管路(2-3)连接至二氧化碳脱附腔体(7)顶部；二氧化碳脱附腔体(7)的一侧壁面通过颗粒过滤层(9)与侧部管路(3-5)入口相连，另一侧壁面上部设置滤光材料，另一侧下部通过带有第二单向颗粒释放阀(8)的下部管路(2-4)与气固混合室(2)相连；侧部管路(3-5)入口连接颗粒过滤层(9)，出口一分为二，一路连接反应器进口管路(3-1)，另一路去往二氧化碳收集；

所述二氧化碳蓄冷部分包括增压泵(16)、压力控制阀(10)、反应器(11)、第一单向控制阀(13)、第二单向控制阀(14)、第三单向控制阀(15)、蓄冷罐(12)、热交换器(17)、反应溶液补充器(18)、循环泵(19)以及相关管路；反应器进口管路(3-1)入口连接侧部管路(3-5)的一路出口，反应器进口管路(3-1)上沿二氧化碳流动方向依次设置增压泵(16)、压力控制阀(10)，反应器进口管路(3-1)出口与反应器(11)二氧化碳入口连接；反应器(11)的反应溶液入口通过带有第一单向控制阀(13)、循环泵(19)的反应溶液入口管路(3-3)与反应溶液补充器(18)反应溶液出口相连接，反应器(11)的二氧化碳水合物出口通过带有第二单向控制阀(14)的二氧化碳水合物出口管路(3-2)与蓄冷罐(12)的二氧化碳水合物入口相连；蓄冷罐(12)二氧化碳水合物出口通过带有第三单向控制阀(15)的二氧化碳水合物出口管路(3-4)与热交换器(17)相连；热交换器(17)二氧化碳水合物出口通过反应溶液补充器入口管路(3-6)与反应溶液补充器(18)回收入口相连。

2.根据权利要求1所述的基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统，其特征在于：所述二氧化碳吸收腔体(3)的一侧壁面设置的特制玻璃，由以S、Se、Te为阴离子的硫系玻璃掺杂Yb³⁺、Tm³⁺，经过煅烧、成膜、退火、抛光工艺制备。

3.根据权利要求1所述的基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统，其特征在于：所述二氧化碳脱附腔体(7)另一侧壁面上部设置的滤光材料采用透射波长范围为300nm-600nm的短通滤光片，对短波长光的透光率大于0.9，而对红外波长的太阳光透光率小于0.1，与二氧化碳脱附腔体密切连接，保证太阳光的有效进入以及二氧化碳脱附腔体(7)内部密封性。

4.根据权利要求1所述的基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统，其特征在于：所述二氧化碳吸收腔体(3)内盛装有复合碳捕集颗粒为微米级壳-核结构微胶囊，内部为相变储热材料，外部为二氧化碳吸收膜层；所述二氧化碳吸收膜层是有机基团配位以及有机聚合物反应制备的多孔材料，并在其表面掺杂纳米石墨烯量子点，该膜层能够在近红外太阳光照射下，完成二氧化碳的吸附，在可见光照射下吸热释放二氧化碳；所述纳米石墨烯量子点为纳米级颗粒，能够快速吸收紫外及可见光波长范围内的太阳能并转化为热能向二氧化碳吸收膜层传递。

5.根据权利要求1所述的基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统，其特征在于：所述离心分离器(5)气体出口压力始终大于环境压力，保证气体出口空间不受其他气体污染。