[发明专利]二氧化碳利用系统以及包括其的复合发电系统

说明书

提供了能够再充电并进行反应的二氧化碳利用系统，根据本技术的所述系统包括：阴极单元，其设置有容纳在第一容纳空间的第一水溶液和至少一部分浸入所述第一水溶液中的阴极；阳极单元，其设置有容纳在第二容纳空间中的碱性第二水溶液和至少一部分浸入所述第二水溶液中的金属阳极；以及连接单元，其设置有以开放连通连接所述第一容纳空间和第二容纳空间的连接通道和多孔离子迁移构件，所述多孔离子迁移构件设置在所述连接通道中用于阻挡所述第一水溶液和第二水溶液的移动，但是允许离子的移动。在反应期间，二氧化碳气体被吸收入所述第一水溶液中，氢离子和碳酸氢根离子通过在所述第一水溶液中的水与二氧化碳气体的反应来生成，并且所述氢离子和阴极的电子结合以产生氢气。

技术领域

本发明涉及二氧化碳利用系统和包括其的复合发电系统。

背景技术

近来，随着工业化的发展，温室气体的排放量不断增加，而二氧化碳占温室气体的最大比例。根据行业类型，二氧化碳的排放量在诸如发电厂等的能源供应源中最高，而水泥/钢铁/炼油行业(包括发电行业)产生的二氧化碳占世界二氧化碳生成的一半。二氧化碳的转化/利用领域大致分为化学转化、生物转化和直接利用，而技术类别可以分为催化剂、电化学过程、生物过程、光利用、矿化(碳化)、聚合物等。由于二氧化碳在各种工业和过程中产生，并且不可能通过一种技术来实现二氧化碳的减少，因此需要用于减少二氧化碳的各种方法。

当前，美国能源部(DOE)致力于发展多样化技术，并对作为减少二氧化碳的技术的CCUS技术感兴趣，CCUS技术是碳捕获与储存(CCS)和碳捕获与利用(CCU)的组合。尽管CCUS技术被认为是一种有效的温室气体减少的方法，但它仍面临着投资成本高、有害捕获剂向大气排放的可能性以及技术准备水平低的问题。另外，鉴于能源和气候政策，CCUS技术提供了一种实质上减少温室气体排放的方法，但是实现该技术有许多补充要点。因此，需要开发突破性技术的新概念，以更有效地捕获、储存和利用二氧化碳。

作为与本发明的技术领域有关的现有专利文献，韩国公开第10-2015-0091834号专利公开了一种二氧化碳利用系统，其使用钠捕获二氧化碳。

发明内容

技术问题

本发明涉及提供一种系统，所述系统通过自发电化学反应来利用为温室气体的二氧化碳，而无需单独的电源。

本发明还涉及提供一种二氧化碳利用系统，所述二氧化碳利用系统能够通过利用二氧化碳产生为环境友好型燃料的高纯度氢气。

本发明还涉及提供一种二氧化碳利用系统，所述二氧化碳利用系统能够将二氧化碳捕获为碳酸氢根离子。

本发明还涉及提供一种复合发电系统，所述复合发电系统包括上述的二氧化碳利用系统。

技术方案

本发明的一方面提供二氧化碳利用系统，所述二氧化碳利用系统包括：阴极单元，所述阴极单元包括第一容纳空间、第一水溶液和至少部分地浸入所述第一水溶液中的阴极；阳极单元，所述阳极单元包括第二容纳空间、为碱性的第二水溶液和至少部分地浸入所述第二水溶液中的金属阳极；以及连接单元，所述连接单元配置成连接所述阴极单元和所述阳极单元，其中被引入至所述第一水溶液中的二氧化碳被捕获为碳酸氢根离子并且产生氢离子，并且所述氢离子与所述阴极的电子反应以产生氢气。

本发明的另一方面提供二氧化碳利用系统，所述二氧化碳利用系统包括：反应空间，所述反应空间容纳水溶液；阴极，所述阴极至少部分地浸入所述反应空间中的所述水溶液中；以及金属阳极，所述金属阳极至少部分地浸入所述反应空间中的所述水溶液中，其中被引入至所述水溶液中的二氧化碳被捕获为碳酸氢根离子并且产生氢离子，并且所述氢离子与所述阴极的电子反应以产生氢气。