[发明专利]一种二氧化碳分解装置

说明书

技术领域

本发明属于二氧化碳分解技术领域，特别是涉及室温条件下使用的二氧化碳分解装置。

背景技术

全球有80％的能源来自传统化石燃料，如石油、煤炭和天然气等，由此产生的CO₂温室气体所造成的环境及气候问题越来越严重。当今，碳捕集与储存系统已经吸引了人们的广泛关注，为控制CO₂的大量排放提供了可能性。当前一种可大规模减排的CCS技术主要是通过压缩机将CO₂压缩至10～15MPa压力范围，由管道输送至深海盐碱含水层或废弃油井内进行长期封存，该技术可减少CO₂排放量20％～40％。但是，该技术存在成本高、能耗大和效率较低等困境。若能将CO₂进行有效地捕集和储存，并将其转化为CH₄或CH₃OH等化学品，则可以实现CO₂的循环利用和“零排放”。

近年来，将CO₂直接分解为C、CO、O₂引起了人们的广泛关注。特别是日本东京工业大学研究出了一种应用氧离子缺位的磁铁矿新型物质，在250-350℃直接分解CO₂的新方法。分解产生的炭沉积在磁铁矿上，在400℃下与水蒸气反应生成H₂，在400-600℃下与H₂反应生成CH₄。氧缺位铁酸盐(MFe₂O_4-δ,δ>0,M＝Mg、Zn、Cu、Co、Mn、Ni、Fe)分解CO₂成C的活性较高，但CO₂的分解温度在200℃以上。

等离子体作为物质的第四态，表现出与其它物质状态不同的特异性能，是一种十分有效的分子活化手段，特别是在CO₂分解方面，具有较高的化学反应活性。通过等离子体，CO₂的分解温度大福降低。即使在室温下，等离子体依然有足够的能量使反应物分子激发、解离，形成各种活化的粒子，使反应物种处在具有较强化学活性的高活化状态。但现有技术中还没有CO₂的分解率高、等离子体的放电效率高，以及稳定性强和使用寿命长的二氧化碳分解装置。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种二氧化碳分解装置，主要目的是提供一种CO₂的分解率高、等离子体的放电效率高以及CO₂分解的稳定性高的二氧化碳分解装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种二氧化碳分解装置，其包括：

第一筒体，一端设有气体进口，另一端设有气体出口；

接地电极，设置在所述第一筒体外部；

导电金属棒，固定在所述第一筒体内部；

实心放电介质，填充在所述第一筒体内；

如上所述的二氧化碳分解装置，进一步，所述第一筒体外部包覆一层导电网,作为所述接地电极。

如上所述的二氧化碳分解装置，进一步，所述第一筒体外部套设有第二筒体，第二筒体的一端设有进液口，另一端设有出液口，第一筒体和第二筒体之间的空腔内充满循环导电液体,作为所述接地电极。

如上所述的二氧化碳分解装置，进一步，所述导电液体选自水、NaCl水溶液或KCl水溶液中的一种。

如上所述的二氧化碳分解装置，进一步，所述实心放电介质为实心玻璃珠、二氧化锆珠或氧化铝珠。

如上所述的二氧化碳分解装置，进一步，所述实心放电介质的直径在10um至5mm范围。

如上所述的二氧化碳分解装置，进一步，所述导电金属棒为铜棒或铁棒。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、在第一筒体和导电金属棒之间填充实心放电介质，避免了放电电极(即导电金属棒)上C的过量沉积，以往的装置中，C沉积在放电电极上，在本专利中，通过加入填充介质,部分CO₂在填充介质表面分解，部分C沉积在了填充介质表面，大大提高了CO₂分解的稳定性，及装置的使用寿命。