[发明专利]用于将CO2随载转换成燃料的方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及优选地在移动车辆上使用经由内燃机(ICE)所产生的CO₂以经由电化学产生液态或气态烃类燃料的方法和设备，以及用于实现此的设备系统。本发明提供的优点之一是能够将排放气体中的能量用作将CO₂转换成液态或气态燃料的能量。还可能在车辆上随载储存所转换的燃料

背景技术

运输行业已经经历越来越严格的规定，特别是CO₂从发动机(诸如例如汽油发动机和柴油发动机)排放的领域。因此，在运行使用任何形式的内燃机(ICE)的移动车辆时，如何降低CO₂和其他气体的排放引起了增加的兴趣。

现有技术显示当CO₂源固定时，更加努力从燃料的燃烧中捕获CO₂。将固定源所用的CO₂捕获原理应用于移动源不总是可行的。对于“随载(on board，车载，船载，机载)”移动源CO₂捕获的有限的方法或者使用纯O₂进行燃烧，并且不提供用来捕获CO₂的试剂的再使用和再生成的手段，和/或不使用也在该过程中被回收的废热。

由于空间限制、能量和设备要求以及车辆运行循环的动态性质(例如，加速的间歇时间段随后是减速时间段)，解决在移动车辆上捕获和再使用CO₂以例如在车辆上随载生成可用燃料的问题已被认为是困难的或至少不切实际的。

本发明的目的是提供一种用于随载使用由ICE所产生的CO₂和废热并将CO₂转化成液态或气态燃料的工艺和设备系统，该液态或气态燃料然后可以被随载储存，直到到达适当的设施移除。

此外，随载生产的燃料可以在双(或“二”)燃料车辆中用作辅助燃料(secondary fuel)。

双燃料车辆通过使用主要燃料(primary fuel，主燃料)或首要燃料(main fuel)以及辅助燃料或引燃燃料来运行。作为提高发动机性能的燃料和允许使用涉及较少处理步骤的燃料所提出的材料是乙醇、合成气、氢气和甲烷。这些辅助燃料与所需要的首要燃料一起被注入气缸中，但通常以在较高的发动机负荷下抑制“爆震(knock，敲缸)”。

而且，辅助燃料可以用于所谓的“飞溅混合(splash blending)”，以增加首要燃料的辛烷水平。反过来，首要燃料可以是经受较少处理或辛烷质量较低的燃料，从而使得发动机燃料更具成本效益并允许在压缩点火发动机中对NO_x和碳烟排放进行控制。

双燃料发动机由于各种原因具有很大的价值。经由利用(经由ICE所产生的)废热以随载产生燃料，实现了更好的能量效率。而且，经由使用由ICE所产生的CO₂来制造辅助燃料，然后使用该燃料，不再需要储存和卸载系统。在更“全球化”的水平上，因为需要较少的主要燃料，精炼厂产生的CO₂较少，并且由于主要燃料和辅助燃料之间的相互作用，燃料消耗成本降低。

如何实现这一点将在下面的公开中看到。

附图说明

图1a-1d表示使用高温化学反应器的本发明的工艺的框图。

图2a-2d表示使用低温电化学反应器的本发明的工艺的框图。

图3总体上示出了固体氧化物电解池(“SOEC”)如何起作用来进行蒸汽电解。

具体实施方式

现在参照图1a-1d，示出了ICE“101”，其是排放气体源，该排放气体由102示出。在图1a和图1b所示的实施方案中，CO₂不与排放气体分开，所有这些都移动到电化学反应器103。已知电化学反应器需要高温或低温来起作用。在图1a和1b中，使用高温反应器，因此热排放气体直接移动到反应器，以提供所需的热量。如本文所用的“高温”是指高于400℃且最高达约900℃的温度。电流源(未示出)将电流提供给电化学反应器103，并且在图1a的情况下提供给压缩机105，在下面简要讨论。

在103处，可以添加水，但是在大多数排放气体的情况下水已经存在。在电化学发生器中，大多数反应产物是被称为“合成气”的混合物中的CO和H₂。如图1a和图1b中所示，这些气体和其他气体被引导回ICE以用作燃料。如果本文所公开的系统的运行没有生产足够的合成气，则可以引导来自例如电池或交流发电机的附加电。