二氧化碳回收装置以及二氧化碳回收系统制造方法及图纸

提供一种装置尺寸紧凑，可以减少耗电量的CO2回收装置。将碳氧化物气体中的CO2气体作为碳源，采用微波等离子体CVD法，是制造多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种的装置，由微波振荡器、微波导波用同轴电缆，以及设置在邻近于上述微波导波用同轴电缆的反应管，即气体导入管和排气管折返在邻近于上述微波导波用同轴电缆的反应管，设置在气体导入管内壁的陶瓷加热器构成。而且在反应管的折返部位产生微波等离子，使生成的多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种沉积在排气管的内壁上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化碳回收装置以及二氧化碳回收系统
本专利技术是关于一种将从汽车、船舶等的排放气体中含有的二氧化碳(CO2)中的碳素(C)固定化，在减少对自然环境排放的同时，还可制备出被称为碳纳米结构体(碳纳米管(CNT))、碳洋葱、碳纳米号角等)的具有高附加值的先进炭素材料的相关技术。
技术介绍
一般情况下，二氧化碳(CO2)与一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)比起，从分离这些炭的结合所需耗费的庞大的能源来看，可见二氧化碳的处理是十分困难的。鉴于以上情况，本专利技术的专利技术人大前先生，掌握了将碳氧化物气体中的二氧化碳(CO2气体)作为碳源，采用微波等离子体CVD法，可以制备出多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种的方法，并已经发表过关于CO2回收装置的技术(日本专利文献1)。已经公开的CO2回收装置，是由具备表面是铁等催化剂层形成的基板和、对基板进行加热的加热装置和、往基板表面导入CO2气体的气体导入装置和、让基板表面发生微波等离子的微波等离子发生装置和、对微波等离子发生装置进行电源供应的电源供应装置构成的装置。【专利文献1】国际公开WO2011/004609
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题以上所公开的CO2回收装置，是在长度为800mm的石英管的周围设置微波振荡器和马弗炉，使用氢气(H2)作为载气，石英管中的CO2气体等离子体化并发生分解，设置在马弗炉中的基板上生成纳米碳颗粒。由此，所公开的CO2回收装置，微波振荡器和马弗炉的总的耗电量会很大，虽然实现了将CO2气体中的碳素(C)固定化，但是存在着由此产生的庞大耗电量问题。此外，由于是长度为800mm的石英管构成的装置，还存在着装置尺寸太大的问题。鉴于上述问题，本专利技术以提供一种装置尺寸紧凑，并可以降低耗电量的CO2回收装置为目的。解决问题的方法为了解决上述问题，本申请的专利技术人经过不断的反复研究和试验，完成了本专利技术的CO2回收装置。本专利技术的CO2回收装置，将碳氧化物气体中的CO2气体作为碳源，采用微波等离子体CVD法，是制造多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种的制造装置，由以下的要素构成。1)微波振荡器微波最好是使用的是市场上销售的微波炉所附属的振荡频率2.45GHz，最大输出功率为500W的磁控管。2)微波波导管微波在波导管内来回共振。3)设置在微波波导管内部的反应管，即气体导入管和排气管在微波波导管内折返的反应管，体导入管和排气管在微波波导管内折返，可以让石英管的尺寸控制在原来的一半，实现装置的紧凑化。关于反应管，因为只要延长气体流动的路径即可，例如螺旋形或蜿蜒形状都是很有用的。4)设置在气体导入管内壁的陶瓷加热器采用陶瓷加热器可以通过微波照射实现自然升温。在此，陶瓷加热器对从CO2气体中制出纳米碳类是有效且必要的。但是，有没有陶瓷加热器，并不影响到CO2气体的减少率。CO2回收装置，根据上述构成，在反应管的折返部位产生微等离子体，使生成的多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种沉积在排气管的内壁上。在排气管的内部设置基板，让生成的多壁碳纳米管等沉积在所设置的基板上也是可以得。此外，等离子体CVD法，对分解或减少氯氟烃气体或有毒气体有效果，加上CO2气体，将包括少氯氟烃气体或有毒气体在内的碳氧化物气体供应在本专利技术的CO2回收装置上也是可以的。此外，关于上述结构的CO2回收装置，将微波波导管换成微波导波用同轴电缆，在设置在邻近于微波导波用同轴电缆的反应管内进行微波等离子体也是可以的。也就是说，本专利技术的其他观点的CO2回收装置，将碳氧化物气体中的CO2气体作为碳源，采用微波等离子体CVD法，是制造多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种的装置，具备微波振荡器、微波导波用同轴电缆，以及设置在邻近于微波导波用同轴电缆的反应管，即气体导入管和排气管在邻近于微波导波用同轴电缆的位置折返的反应管和、设置在气体导入管内壁的陶瓷加热器。本专利技术的CO2回收装置中的反应管，具体讲可以是U形管，一侧作为气体导入管，另一侧作为排气管。反应管采用U形管，可以减少石英管的尺寸，实现装置的紧凑化。此外，作为优选，反应管中的气体导入管，可以是呈螺旋形或蜿蜒形状，延长气体流动的路径。本专利技术的CO2回收装置中的反应管，具体讲可以是直径不同的2根管，直径小的一侧作为气体导入管，直径大的一侧作为排气管，将气体导入管插入排气管内。关于反应管，将气体导入管插入排气管的结构，可以使石英管的尺寸减半，实现装置的紧凑化。如上所述，关于反应管，因为只要延长气体流动的路径即可，例如不是直线形状，而是螺旋形或蜿蜒形状，将直径小的气体导入管插入直径大的排气管内也是可以的。本专利技术的CO2回收装置中的陶瓷加热器，最好是碳化硅(SiC)陶瓷加热器。所述的陶瓷加热器，通过微波振荡器的微波照射而升温的。由此，加热器进行加热不需要电源，可以减少装置的耗电量。如上所述，陶瓷加热器是对从CO2气体中制出纳米碳类是有效且必要的。但是，有没有陶瓷加热器，并不影响CO2气体的减少率。本专利技术的CO2回收装置中的反应管内的压力，最好是100～200Pa。反应管内的压力低于100Pa或是反应管内的压力高于200Pa时，微波不容易产生等离子体。压力太低或压力太高都会导致微波不容易产生等离子体。本专利技术的CO2回收装置中的反应管，是从透明石英玻璃、不透明石英玻璃、璃陶瓷材料、和金属材料中选择的材料形成的。其中，采用透明石英玻璃制成的石英管最适用。当使用透明的石英玻璃时，以天然水晶为原材料，使用氢氧焰或电炉加热至大概1800℃以上的高温进行铸锭，以石墨作为模具在电炉中大概在2000℃以上的高温下形成U形制成的透明反应管。当使用不透明石英管时，以石英石作为原料，由于原料中残留的气泡形成不透明的反应管。此外，还可以使用璃陶瓷材料、金属材料等制造反应管也是可以的。从透明石英玻璃、不透明石英玻璃、璃陶瓷材料和金属材料中选择的材料形成的反应管，通过微波等离子体CVD法，可以使生成的多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种沉积在反应管的内壁上。本专利技术的CO2回收装置中的微波波导管的规模尺寸，最好是长度为400mm以下、宽为200mm、高度为100mm以下。在位于上述的尺寸的微波波导管的大致中央处设置反应管的折返部位，产生微波等离子。本专利技术的专利技术人，经过反复研究和试验，终于得出将微波波导管的规模尺寸定在长度为400mm以下、宽为200mm、高度为100mm以下。以这个程度的尺寸，可以减少微波振荡器的电量，并且，使用复数个CO2回收装置，能够很容易地实现建设一个二氧化碳回收系统。当本专利技术的CO2回收装置采用的是微波波导管时，最好设置微波整合器。此外，如果采用的是微波导波用同轴电缆时，最好设有同轴型的三短截线调谐器。本专利技术的CO2回收系统，是将上述的二氧化碳回收装置进行多段设置的系统，将前段的CO2回收装置中的排气管与后段的CO2回收装置中的气体导入管连接在一起。多段连接可以更好的提高CO2气体的削减率。此外，若将上述CO2回收装置大型化时，也就是说，需要处理的CO2的量很大时，构筑时将大量的CO2回收装置进行并列化的系统。将CO2回收装置的气体导入管并形排列，将从大的管道口排放出的CO2气体导入一大束直径小的气体导入管，CO2回收装置从各个气体导入管开始对本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术的二氧化碳回收装置，其特征是：将碳氧化物气体中的CO2气体作为碳源，采用微波等离子体CVD法，是制造多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种的装置，具备微波振荡器；微波波导管；设置在上述微波波导管内部的反应管，即气体导入管和排气管在上述微波波导管内折返的反应管；以及设置在上述气体导入管内壁的陶瓷加热器；在上述反应管的折返部位产生微波等离子，使生成的多壁碳纳米管、碳洋葱和碳纳米中的任意一种沉积在上述排气管的内壁上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.25 JP 2012-1200001.一种二氧化碳回收装置，其特征是：将碳氧化物气体中的CO2气体作为碳源，采用微波等离子体CVD法，是制造多壁碳纳米管、碳洋葱、和多壁碳纳米管与碳洋葱以外的碳纳米中的任意一种的装置，具备微波振荡器；微波波导管或微波导波用同轴电缆；设置在上述微波波导管内部的反应管，是气体导入管和排气管在上述微波波导管内折返的反应管，或者是设置在邻近于上述微波导波用同轴电缆的反应管，是气体导入管和排气管折返在邻近于上述微波导波用同轴电缆的反应管；以及设置在上述气体导入管内壁的陶瓷加热器；在上述反应管的折返部位产生微波等离子，使生成的多壁碳纳米管、碳洋葱、和多壁碳纳米管与碳洋葱以外的碳纳米中的任意一种沉积在上述排气管的内壁上。2.根据权利要求1所记载的二氧化碳回收装置，具有以下特征：上述反应管是U形管，一侧作为气体导入管，另一侧作为排气管。3.根据权利要求1所记载的二氧化碳回收装置，具有以下特征：上述反应管是直径不同的2根管，直径小的一侧作为气体导入管，直径大的一侧作为排气管，将气体导入管插入排气管。4.根据权利要求2所记载的二氧化碳回收装置，具有以下特征：上述反应管所涉及的上述气体导入管，呈螺旋形或蜿蜒形状，使气体的流动路径变长。5.根据权利要求1所记载的二氧化碳回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰岛明彦，大前伸夫，
申请(专利权)人：株式会社趯易科技服务，丰岛明彦，
类型：发明
国别省市：日本;JP