[发明专利]通过使用吸附剂旋转接触器从汽车发动机废气捕获二氧化碳的方法及系统

说明书

一种用于捕获车辆的废气中的二氧化碳(CO₂)的系统及方法，该方法包括将废气输送到旋转接触器的冷却区段，旋转接触器包括从旋转接触器的第一侧延伸到旋转接触器的第二侧的开口。废气的(CO₂)被旋转接触器的冷却区段的吸附剂吸附，其中，废气的(非CO₂)组分穿过开口。利用车辆的热流体加热旋转接触器的冷却区段，以释放吸附的(CO₂)，并将旋转接触器的冷却区段转换成旋转接触器的加热区段。旋转接触器的加热区段被冷却为将旋转接触器的加热区段转换回旋转接触器的冷却区段。

技术领域

本发明总体上涉及减少温室气体排放，并且更具体地涉及从机动车辆废气中车载捕获二氧化碳(CO₂)。

背景技术

温室气体排放，例如CO₂和甲烷(CH₄)被认为是造成全球变暖的原因。目前，约四分之一的全球CO₂排放由例如机动车辆等移动源产生。随着发展中国家的汽车拥有量的显著增加，这部分CO₂排放会迅速增长。

车载CO₂捕获是用于管理来自移动源的CO₂的一个选择。车载CO₂捕获系统的关键特性包括紧凑性和小的压降。使用吸附剂来捕获气体的一种常规方法是将吸附剂填充在静态床中。这可能导致更大的压降和有限的传热和传质。在车辆应用中，存在相对较大的废气流量和有限的空间，目前的吸附剂系统将不能满足热量和质量的输送速率的要求以在紧凑系统中允许吸附与再生之间的短循环。

发明内容

本发明的实施例包括用于管理来自移动源的废气的CO₂的系统及方法，移动源是例如客车、卡车、公共汽车、重型车辆、火车、飞机、轮船和通过燃烧含碳燃料而操作的其它移动源。本发明的系统可以安装在新的移动源上或者在现有移动源上进行翻新。

在本发明的实施例中，CO₂被布置在旋转接触器中的固体吸附剂捕获。本发明的系统及方法由于快速的热量和质量传递、紧凑的设计以及旋转接触器上的小的压降而提供短的循环时间。车辆的热废气或其它可用的热流体中的能量可用于提供分离所需的温差。旋转接触器可以包括具有管道的旋转轮，该旋转轮由对CO₂具有亲和力的固体吸附剂制成或被该固体吸附剂覆盖。使用来自车辆的热流体直接或间接地加热旋转轮的一区段以释放所吸附的CO₂，并且利用温度降低的废气冷却其余区段，在该废气中发生CO₂吸附。

在本发明的一个实施例中，一种用于捕获车辆的废气中的CO₂的方法包括将车辆的废气输送到旋转接触器的冷却区段，旋转接触器包括从旋转接触器的第一侧延伸到旋转接触器的与第一侧相反的第二侧的开口。废气的CO₂被旋转接触器的冷却区段的吸附剂吸附，其中，废气的非CO₂组分穿过开口。用车辆的热流体加热旋转接触器的冷却区段以释放吸附的CO₂并将旋转接触器的冷却区段转换为旋转接触器的加热区段。旋转接触器的加热区段被冷却，以将旋转接触器的加热区段转换回旋转接触器的冷却区段。

在可选实施例中，旋转接触器可以位于车辆上。废气可以沿与旋转接触器的旋转平面垂直的方向被输送到旋转接触器的冷却区段。吸附剂可以是位于结构化片材上的固体吸附剂涂层。结构化片材可以包括开口，并成形为使旋转接触器的每单位体积的吸附剂容量最大。作为选择，结构化片材可以成形为使废气从第一侧穿过开口到第二侧时的废气的压降最小，或者在使吸附剂容量最大的同时满足最大的压降值。