[发明专利]光催化二氧化碳制备碳氢燃料甲醇的系统

说明书

本发明涉及光催化二氧化碳制备碳氢燃料甲醇的系统，其包括光催化反应器，光催化反应器设于水循环恒温浴箱中，光催化反应器底部设有喷气砂芯，光催化反应器的顶部还设有第一pH计、温度计、气压计、第二pH计和加料管，光催化反应器的底部中部设有进气管，进气管的外端设有第一气阀，光催化反应器的顶部与进气管相连通，光催化反应器的顶部与冷凝器相连，水循环恒温浴箱的一侧的侧壁上部设有出水口，水循环恒温浴箱相对另一侧侧壁底部设有进水口，太阳能聚光器设于光催化反应器垂直上方处，智能控制器与太阳能聚光器、第一pH计、温度计、气压计、第二pH计、第一气阀、第二气阀、加料阀、气体导出阀、液体导出阀相连。

技术领域

本发明属于环境工程领域，具体涉及光催化二氧化碳制备碳氢燃料甲醇的系统。

背景技术

能源、环境、气候是人类所面临的三大问题。目前所用能源的90％以上都来至于石化类。石化类能源的最终产物主要以CO₂为主，此外还含有少量氮氧化物及硫氧化物等。大量CO₂的排放造成环境污染、含碳排放偏高、气候变暖等；氮氧化物、硫氧化物、粉尘等是形成雾霾的主要源头。

如何高效合理的处理石化类能源的最终产物是解决环境中高含碳排放和雾霾的关键。

石化类能源最终产物主要来源于传统的煤炭行业、火力发电、燃油交通工具等，石化类能源最终产物主要是通过其使用设备终端排放的空气中，控制好终端的排放气体并对其进行高效合理化处理是目前石化类能源体系所面临和解决的问题所在。

空气中CO₂的正常含量为0.03％，传统的煤炭行业、火力发电、燃油汽车使得含碳排放大大超标。我国火力发电占总发电量83.2％，煤炭消费总量的49％用于发电。因此火力发电中煤炭燃烧所造成的含碳排放几乎占据一半的煤炭消耗量。以燃煤火力发电为参考，计算电力的排放系数。使用1度(kWh)电(折算标准煤0.4kg)的排放系数(kg)为：碳排放/0.272、CO₂排放/0.997、SO₂排放/0.03、0.015排放/NO_X，其中CO₂占主体，含少量SO₂和NO_X。CO₂主要用在食品加工、灭火材料及油田开采等方面。由于煤炭燃烧排放的CO₂中含有SO₂和NO_X等成分，不易直接用于食品加工及灭火材料，未处理的排放气体还是造成雾霾的元凶。

目前对煤炭燃烧产生的CO₂及附带气体主要采用地下封存或作为油田开采注入气体等。CO₂气体被地下封存并没有将CO₂消耗或转换掉，并且封存CO₂对地质条件要求较高，封存过程需要消耗大量能源，不是处理石化类燃料最终产物的较优方法。

近年来各国逐渐采用太阳光等其它形式的自然资源低成本将CO₂捕获并有效还原成可利用的碳氢燃料较为理想的方法，但该类方法主要难点为(1)CO₂稳定不易捕获；(2)CO₂光催化重要活性物质·CO₂^-还原电位CO₂/·CO₂^-高达-1.9V(PH＝7)不易进行；(3)现有较成熟的光催化剂TiO₂(禁带宽度3.2eV)为紫外光催化剂对太阳光的利用率太低(紫外光占太阳光4％以下)，催化效果不佳。

但是目前上没有较为成熟的通过光催化二氧化碳制备碳氢燃料甲醇的系统。

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了光催化二氧化碳制备碳氢燃料甲醇的系统。