[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

说明书

一种基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统和方法，该由碳捕集部分、二氧化碳蓄冷部分组成；碳捕集部分包括气泵、气固混合室、二氧化碳吸收腔体、太阳能聚光器、离心分离器、单向颗粒释放阀、二氧化碳脱附腔体、颗粒过滤层以及相关管路；二氧化碳蓄冷部分包括增压泵、压力控制阀、反应器、单向控制阀、蓄冷罐、循环泵、热交换器、反应溶液补充器以及相关管路。本发明利用特制玻璃对太阳能光谱的调制作用，石墨烯量子点对太阳能的选择吸收以及转化作用，对太阳光多个波段进行利用，同时以固体颗粒捕集二氧化碳的方式，实现了一种太阳能驱动的二氧化碳分离及利用的系统和方法。

技术领域

本发明涉及太阳能碳捕集技术领域，具体涉及一种基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统和方法。

背景技术

全球变暖带来的影响日益显著，二氧化碳的大量排放所造成的温室效应不容忽视。全球各国不得不采取节能减排措施，其中碳捕集封存与利用是减碳有效措施。利用太阳能为碳捕集过程供能有助于减少对传统能源为碳捕集过程供能的依赖性，缓解全球变暖危机。

目前利用太阳能主要是通过光电转换以及间接的光热利用，直接利用太阳能参与碳捕集过程，尤其是利用太阳能不同波段实现碳捕集过程的不同阶段则较为少见。分波段利用太阳能参与碳捕集过程，具有能量利用率高、能量总量大的优势。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统和方法，考虑到利用单一波段太阳能的局限性，本发明基于特制玻璃对太阳光谱的调制作用以及石墨烯量子点对太阳光的吸收特性，利用了可见光波段到近红外波段的太阳能，实现了太阳能驱动的二氧化碳分离和利用。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的系统，由碳捕集部分、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的一侧壁面为特制玻璃，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。

一种基于光谱调制的二氧化碳分离及利用的方法，具体包括以下步骤：