[发明专利]用于去除来自汽车、家用和工业废气的二氧化碳的方法和设备

说明书

发明领域

本发明涉及二氧化碳(CO₂)去除方法和设备，和特别是涉及用于从来自汽车、卡车、大客车等的废气输出和家用加热和工业方法过程的输出中去除二氧化碳的方法和设备。

发明背景

温室气体排放，特别是二氧化碳向大气的排放，长期以来已经引起了严重的环境关注，并且增加的温室气体排放是与气候变化和全球变暖效应相联系的。根据美国环保署(EPA)，“大气中的温室气体危害公共健康以及当前和未来时代的福祉”，和大气中增加的温室气体归因于人类的活动。EPA’s Endangerment Finding(2009)。例如，全球二氧化碳的平均大气浓度到2009年已经相对于未工业化的水平增加了约38%，其几乎全部归因于人类活动，并且在全部的预测中，到2030年，预计的二氧化碳浓度相对于2000年将增加。诸多证据源表明来自人类活动的增加的温室气体排放已经导致了全球变暖和气候变化，包括：增加的全球平均空气和海洋温度，北极增加的大面积冰雪融化，全世界融化的冰川，上升的平均海平面，由于过量的二氧化碳导致的海洋酸化，改变的降水样式和改变的生态系统和野生动植物活动样式。多个研究已经显示了过去100年中全球变暖的趋势，并且最大的增加是最近几十年。另外，在21世纪预计的全球变暖可能大于20世纪，并且预期在21世纪末时全球变暖3-7华氏度。

导致温室气体排放的主要人类活动是化石燃料燃烧，其归因于几类终端使用者。使用或者依赖化石燃料燃烧的主要的终端使用者类别包括工业、运输、住宅和商业部门。在美国，运输和工业部门是导致排放到大气中的温室气体的最大原因，并且二氧化碳是排放最高的温室气体。例如，在2000-2009年之间，美国运输部门每年排放了1723-1901万亿克(Tg)的二氧化碳，而美国工业部门每年排放1341.7-1644Tg的二氧化碳。在运输部门中，所用的最普通类型的燃料是柴油、生物燃料和汽油，它们每加仑分别产生9.96kg、9.42kg和8.71kg的二氧化碳。当考虑客车和轻型卡车的平均行进距离和平均燃料效率时，据估计平均每个车辆每年产生约5.2公吨的二氧化碳。EPA：运输和空气质量办公室，Emission Facts：Greenhouse gas emissions from a typical passenger vehicle(2005年2月)。

已经提出了几种对于全球变暖和气候变化的对策，其包括降低温室气体排放和从大气中去除温室气体的地质工程策略。京都议定书在1997年正式通过并在2005年签订，已经被193个国家认可，其涉及到稳定温室气体浓度和降低向大气的温室气体排放。虽然降低大气中的二氧化碳排放是高度期望和需要的，目的是减慢全球变暖，但是它已经被证实是一种挑战性任务，特别是在运输部门中更是如此。

降低来自工业和/或运输部门的二氧化碳排放的主要挑战涉及到在二氧化碳排放到大气之前如何捕集它和如何去除和/或随后利用所捕集的二氧化碳。在运输部门，这些挑战是特别难以克服的，这归因于每个车辆所产生的二氧化碳的相当大的重量和体积，以及每个车辆内有限的空间量。实际上，二氧化碳去除领域的技术人员已经公认使用涤气器(例如吸收器)在轿车中是不切合实际的，和涤气器系统难以在发电机中改型。参见Andrea Thompson，New Device Vacuums Away Carbon Dioxide，LiveScience.com(2008年1月11日)。结果，虽然不同的部门(包括运输部门)已经进行了不同的尝试来捕集二氧化碳，但是迄今为止没有任何成功的系统，其能够有效捕集和去除来自车辆废气的二氧化碳，而不妨碍车辆的运行和不牺牲车辆内的空间。另外，迄今为止还没有任何二氧化碳捕集和/或去除系统是成本有效的，并且为运输工业提供了足够的激励，来在它们的车辆中包括该系统。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于捕集来自废气的二氧化碳的系统和方法，其可以有效的适用于运输部门的多种车辆，并且其也可以适于家用和工业部门使用。本发明的另一目标是提供系统和方法，其中去除捕集的二氧化碳是简单的，并且可以由多种车辆类型和家用(特别是家用加热和水加热系统)中的使用者容易的来实现。本发明的又一目标是提供一种用于降低大气二氧化碳的系统和方法，其提供了用于运输工业、家用加热工业以及用于工业部门的另外的激励，来使用该系统和方法。