[发明专利]用于形成氨和固体碳产物的方法和系统

权利要求书

1.一种形成氨和固体碳的方法，所述方法包括：

使包含二氧化碳和一氧化碳的碳氧化物与氮和还原剂在催化剂的存在下反应，以形成固体碳、水和氨；

从水和氨中分离固体碳；和

从水中分离氨。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括将包含所述碳氧化物的第一气流与包含氮的第二气流混合。

3.根据权利要求2所述的方法，其还包括在将所述第一气流和所述第二气流混合之前，将所述第一气流和所述第二气流中的至少一个加热。

4.根据权利要求2所述的方法，其还包括将所述第一气流和所述第二气流中的至少一个与还原剂混合。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其还包括在将碳氧化物、氮和还原剂引入到含有催化剂的反应器中之前加热碳氧化物、氮和还原剂。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使碳氧化物与氮和还原剂在催化剂的存在下反应包括使主要包含二氧化碳的碳氧化物与所述氮和还原剂反应。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使碳氧化物与氮和还原剂在催化剂的存在下反应包括使主要包含一氧化碳的碳氧化物与所述氮和还原剂在催化剂的存在下反应。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使碳氧化物与氮和还原剂在催化剂的存在下反应包括使碳氧化物与氮和氢气反应。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使碳氧化物与氮和还原剂在催化剂的存在下反应包括使合成气体在所述催化剂的存在下反应。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使碳氧化物与氮和还原剂在催化剂的存在下反应包括使所述碳氧化物与所述氮和还原剂在包含铁的催化剂的存在下反应。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使碳氧化物与氮和还原剂在催化剂的存在下反应包括使所述碳氧化物、所述氮和所述还原剂在催化剂的存在下、在400℃与1000℃之间的温度下反应。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使碳氧化物与氮和还原剂在催化剂的存在下反应包括形成多个碳纳米纤维。

13.根据权利要求12所述的方法，其中形成多个碳纳米纤维包括用至少一种材料官能化所述多个碳纳米纤维的表面，所述材料选自由氮和胺组成的组。

14.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，进一步包括：

将包含氨的尾气混合物暴露于含水液体；

使所述氨的至少一部分吸收在所述含水液体中；以及

将所述尾气混合物与所述含水液体分离。

15.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中使碳氧化物与氮和还原剂在催化剂的存在下反应包括形成呈蒸汽形式的水，所述方法还包括：

冷凝所述蒸汽的至少一部分以形成液态水；

使所述氨的至少一部分吸收在所述液态水中；以及

从所述液态水中分离所吸收的氨。

16.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其还包括形成包含所述碳氧化物、所述氮和所述还原剂的反应气体混合物，其中所述碳氧化物与所述氮的摩尔比在10:1至1:10的范围内。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其还包括将至少一部分由所述碳氧化物与所述氮和所述还原剂反应形成的尾气混合物再循环并将所述尾气混合物与所述碳氧化物、所述氮和还原剂组合。

18.一种形成氨和固体碳的方法，所述方法包括：

使碳氧化物、氮和碳氢化合物在催化剂的存在下反应形成固体碳、水和氨；

从所述水和所述氨中分离所述固体碳；以及

从所述水中分离氨。

19.根据权利要求18所述的方法，其中使碳氧化物、氮和碳氢化合物在催化剂的存在下反应包括使碳氧化物、氮和甲烷在催化剂的存在下反应。

20.一种形成氨和固体碳的方法，所述方法包括：

使碳氧化物、氮和还原剂在包含安装在碳纳米纤维上的多个纳米颗粒的催化剂存在下反应，以形成固体碳、水和氨；

从所述水和所述氨分离所述固体碳；以及

从所述水中分离出至少一部分氨。