二氧化碳回收装置、系统和方法制造方法及图纸

一种在二氧化碳回收时提高二氧化碳纯度的二氧化碳回收系统和方法，其包括电化学电池(101)，该电化学电池(101)具有工作电极(102)和反电极(103)。当在工作电极和反电极之间施加给定电压时，电子从反电极供应到工作电极。工作电极则在接受供应至其的电子时与二氧化碳结合。吸附器(100)对电化学电池进行收容，并将含二氧化碳气体引入其自身。液体供应区段(142、143)随着在工作电极和反电极之间施加给定电压而将液体供应至吸附器。排出区段(1b、144、145)随着在工作电极和反电极之间施加给定电压而将从液体供应区段供应的液体和来自吸附器的去除了二氧化碳的气体排出。吸附器的去除了二氧化碳的气体排出。吸附器的去除了二氧化碳的气体排出。

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳回收装置、系统和方法


[0001]本公开内容涉及从含有二氧化碳的气体回收二氧化碳的二氧化碳回收装置、系统和方法。

技术介绍

[0002]已提出一种气体分离装置，该气体分离装置通过使用电化学反应将二氧化碳从含有二氧化碳的气体中分离。在这种气体分离装置中，在构成电化学电池的工作电极中采用了能够吸附二氧化碳的二氧化碳吸附剂。由于二氧化碳吸附剂是一种电化学活性物质，通过改变工作电极和反电极之间的电位，可以切换二氧化碳吸附剂对二氧化碳的吸附和解吸。
[0003]然而，在这样的气体分离装置中，工作电极周围存在的除二氧化碳以外的气体(例如氮、氧)很有可能在回收二氧化碳时被一起回收。因此，回收的二氧化碳的纯度可能会降低。
[0004]因此，本公开的目的是处理和解决上述问题，本公开的目的是提供一种能够提高所回收的二氧化碳的纯度的二氧化碳回收装置。

技术实现思路

[0005]因此，本公开的一个方面提供了一种新型的二氧化碳回收装置10，其通过引起电化学反应将二氧化碳从含有二氧化碳的含二氧化碳气体分离。该二氧化碳回收装置包括：工作电极(102)；反电极(103)；以及电压施加器(105)，所述电压施加器(105)用于在工作电极和反电极之间施加电压。当电源施加电压时，反电极103将电子供应到工作电极102。
[0006]工作电极102包括电化学电池(101)，该电化学电池(101)在接受来自反电极(103)的电子时吸附二氧化碳。工作电极102还包括吸附器(100)，该吸附器(100)对电化学电池101进行收容，以接收含二氧化碳气体。工作电极102还包括液体供应区段(142、143)，在电压施加于工作电极和反电极之间时，液体供应区段(142、143)将液体供应到吸附器100。
[0007]工作电极102还包括排出区段(1b、144、145)，在电压施加在工作电极和反电极之间时，所述排出区段(1b、144、145)将从液体供应区段供应的液体和通过从含二氧化碳气体分离二氧化碳所获得的、去除了二氧化碳的气体从吸附器排出。
[0008]本公开的另一方面提供了一种通过引起电化学反应从含有二氧化碳的含二氧化碳气体分离二氧化碳的新型方法。该方法包括如下步骤：在工作电极和反电极之间施加电压；基于施加在工作电极和反电极之间的电压，将电子从反电极供应到工作电极102；在对电化学电池进行收容的工作电极中所包括的吸附器(100)处接收含二氧化碳气体。该方法还包括以下步骤：在接收来自反电极(103)的电子后，将含二氧化碳气体中所包括的二氧化碳吸附在电化学电池上；在工作电极和反电极之间施加电压的同时，将液体从液体供应区段供应到吸附器100；以及在电压施加在工作电极和反电极之间的同时，将从液体供应区段供应的液体和通过从含二氧化碳气体分离二氧化碳所获得的、去除了二氧化碳的气体从吸
附器排出。
[0009]本公开的另一方面提供了一种新型的二氧化碳回收系统，其包括：含CO2气体压缩机11，所述含CO2气体压缩机11用于向下游压送含CO2气体；液体储罐141，所述液体储罐141用于储存液体；以及液体供应泵143，所述液体供应泵143用于向下游泵送液体储罐141的液体。二氧化碳回收系统进一步包括：液体排出泵145，所述液体排出泵145将液体排出到液体储罐141；CO2利用装置13，所述CO2利用装置13接收并利用CO2；以及流道切换阀12，所述流道切换阀12在两个流道之间进行切换，以将CO2和去除了CO2的气体分别引导到CO2利用装置13和大气。该二氧化碳回收系统进一步包括上面描述的二氧化碳回收装置10。二氧化碳回收装置10位于液体供应泵143和含CO2气体压缩机11的下游。二氧化碳回收装置10位于液体排出泵145的上游。二氧化碳回收系统进一步包括控制器，所述控制器对含CO2气体压缩机11、液体供应泵143、二氧化碳回收装置10、液体排出泵145和流道切换阀12中的每一个进行控制，以回收二氧化碳待用。
[0010]根据本公开的各个方面，由于提供了液体供应区段(142、143)和排出区段(1b、144、145)，未含二氧化碳的气体可以与液体一起从吸附器(100)排出。其结果是，由于在吸附器(100)中的二氧化碳的纯度可以提高，因此，所回收的二氧化碳的纯度也可以相应提高。
附图说明
[0011]当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，使得实质相同的内容被更好地理解，因此，能更容易地获取对本公开更完整的认识和许多本公开附带的优点，其中：
[0012]图1是示出根据本公开的第一实施方式的二氧化碳回收系统的整体结构的图；
[0013]图2是示出第一实施方式的二氧化碳回收系统中所包括的二氧化碳回收装置的图；
[0014]图3是示出第一实施方式的二氧化碳回收装置中采用的电化学电池的图；
[0015]图4是示出图3中所示的第一实施方式的电化学电池的剖视图；
[0016]图5是示出第一实施方式中所采用的工作电极的图；
[0017]图6是示出第一实施方式的工作电极的表面的周边的放大剖视图；
[0018]图7是示出本公开的第一实施方式中所采用的吸附器的图；
[0019]图8是示出由在根据本公开的第一实施方式的二氧化碳回收系统中配置的控制器所执行的控制处理的结果的时间表；
[0020]图9是示出根据第一实施方式的二氧化碳回收装置在二氧化碳吸附模式中的操作的图；
[0021]图10是还示出根据本公开的第一实施方式的二氧化碳回收装置在二氧化碳回收模式中的操作的图；
[0022]图11是示出根据本公开的第二实施方式的吸附器的图；
[0023]图12是示出根据本公开的第三实施方式的吸附器的图；
[0024]图13是示出根据本公开的第四实施方式的吸附器的图；以及
[0025]图14是示出根据本公开的另一实施方式的电化学电池的图。
具体实施方式
[0026]现参考附图，其中在其所有视图中，相同的附图标记表示相同或对应的部件，并且参考图1至10，以下将对本公开的第一实施方式进行描述。
[0027]如图1所示，本实施方式的二氧化碳回收系统1包括压缩机11、二氧化碳回收装置10以及流道切换阀12。二氧化碳回收系统1还包括二氧化碳利用装置13、液体回路14以及控制器15。
[0028]压缩机11将含二氧化碳气体压送至二氧化碳回收装置10。该含二氧化碳气体是含有二氧化碳和二氧化碳之外的至少一种气体的混合气体。例如，含二氧化碳气体可以是大气中的空气或从内燃机输出的排气气体。压缩机11的转数(即，压送能力)由从控制器15输出的控制电压所控制。
[0029]二氧化碳回收装置10从含二氧化碳气体分离并回收二氧化碳。此外，二氧化碳回收装置10排出通过从含二氧化碳气体中提取二氧化碳所回收的经提取二氧化碳的气体，或是排出从含二氧化碳气体中收集(即，回收)的二氧化碳。后面将更详细地描述二氧化碳回收装置10的构造。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳回收装置(10)，所述二氧化碳回收装置(10)通过引起电化学反应从含有二氧化碳的含二氧化碳气体中分离二氧化碳，所述二氧化碳回收装置包括：工作电极(102)；反电极(103)；以及电压施加器(105)，所述电压施加器在所述工作电极和所述反电极之间施加电压，当通过电源施加电压时，所述反电极将电子供应到所述工作电极(102)，其中，所述工作电极包括：电化学电池(101)，所述电化学电池在接收来自所述反电极的所述电子时吸附二氧化碳；吸附器(100)，所述吸附器对所述电化学电池进行收容，以接收所述含二氧化碳气体；液体供应区段(142、143)，所述液体供应区段在电压施加在所述工作电极和所述反电极之间的同时将液体供应到所述吸附器；以及排出区段(1b、144、145)，所述排出区段在电压施加在所述工作电极和所述反电极之间的同时，将从所述液体供应区段供应的所述液体和通过从所述含二氧化碳气体分离二氧化碳所获得的、去除了二氧化碳的气体从所述吸附器排出。2.如权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述液体与所述二氧化碳没有化学反应性，并且不溶于所述二氧化碳。3.如权利要求1所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，进一步包括控制器(15)，所述控制器对所述电压施加器、所述液体供应区段和所述排出区段的操作进行控制，其中，所述控制器对所述排出区段在所述液体供应区段已向所述吸附器供应所述液体后，从所述吸附器排出所述液体和所述去除了二氧化碳的气体，同时对所述电压施加器进行控制，以在所述工作电极和所述反电极之间施加电压。4.如权利要求1至3中任一项所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述工作电极包括电极基材(102a)和二氧化碳吸附剂(102b)，其中，因在所述工作电极和所述反电极之间施加电压时从所述反电极向所述工作电极提供的电子，所述二氧化碳吸附剂对所述二氧化碳进行吸附。5.如权利要求4所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述二氧化碳吸附剂覆盖有涂层材料(102c)。6.如权利要求5所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述涂层材料对所述液体没有亲和度。7.如权利要求6所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述涂层材料具有疏水性。8.如权利要求7所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述涂层材料具有允许二氧化碳渗透的二氧化碳渗透性。9.如权利要求8所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述涂层材料是通过使离子液体凝胶化所制备的离子液体凝胶。10.如权利要求9所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，进一步包括温度控制器(107)，当所述二氧化碳被所述二氧化碳吸附剂吸附时，所述温度控制器升高所述涂层材料的温度，而当所述二氧化碳从所述二氧化碳吸附剂解吸时，所述温度控制器降低所述涂层材料的温度。
11.如权利要求10所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述二氧化碳吸附剂对所述液体没有亲和度。12.如权利要求11所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述二氧化碳吸附剂具有疏水性。13.如权利要求12所述的二氧化碳回收装置，其特征在于，所述二氧化碳吸附剂包括胺基化合物。14.如权利要求13所述的二氧化碳回收装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：小仓隼太，梅田纮章，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：