【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化碳捕集、利用领域，尤其是一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置与应用方法。
技术介绍
1、随着全球二氧化碳浓度逐渐攀升，温室效应影响气候环境等各方面影响越来越大。其中，利用碳捕集、利用与封存(ccus)技术实现对二氧化碳的显得尤为重要。直接空气捕集技术(dac)作为一项关键技术，在减排过程中发挥着至关重要的作用。dac技术通过在大气中捕集低浓度二氧化碳，实现了“负碳”效应，有效维持并降低了二氧化碳浓度，具有广泛的应用前景。
2、相比于采用填埋等传统的二氧化碳封存方式，二氧化碳的转化利用不仅可以杜绝封存可能带来的潜在气候风险，而且能够更充分地利用资源。因此，二氧化碳捕集、利用(ccu)近年来成为国内外研究的热点之一。且由于二氧化碳转化利用过程中通常需要较高的温度，而二氧化碳的吸附/脱附温度(尤其是物理吸附/脱附温度)相对较低，这两个环节之间的温度不匹配会导致能量的浪费。因此，合理利用二氧化碳转化过程中产生的余热对于降低能耗具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置与应用方法。
2、实现本专利技术的技术方案如下：
3、一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置与应用方法，包括催化剂填充器，低浓度二氧化碳碳源进气管，甲烷气进气管，甲烷气排气管，二氧化碳排气管，余热利用器，鼓风机，阀门，控制终端cpu，转轴，热电偶；鼓风机、阀门与控制终端cpu的连接电线均紧贴管道外壁布置，热电偶紧贴管道
4、进一步的，转轴转动带动催化剂从吸附区转到脱附转化区，实现整个装置的全工况、连续过程的吸收、转化二氧化碳。
5、进一步的，将二氧化碳捕获与甲烷干重整耦合设计，形成了从空气到燃料的一体化装置。
6、本专利技术采用旋转式固定床，通过控制旋转实现二氧化碳从捕集区到脱附反应区的自然过渡，有助于实现高效的捕集-转化原位反应，实现低浓度的二氧化碳捕集与脱附，并转化为燃料合成气，助力双碳目标。其中，催化剂在二氧化碳流通区域吸附二氧化碳达到饱和状态，通过控制旋转转至光热脱附转化分区，脱附转化区以太阳能作为能量来源，通过通入甲烷气体，在此实现二氧化碳和甲烷的干重整反应。脱附转化区的干重整反应产生h2/co作为清洁燃料，具有较高的利用价值。
7、本专利技术提供的一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置与应用方法，其结构包括太阳能聚光器与旋转式吸附-光热脱附转化反应器。所述吸附器由一个可由转轴驱动的圆柱腔体构成，管腔外接有五路低浓度二氧化碳气体，腔体低端有一路通入甲烷气体，在过程分区的同时通过转轴旋转实现吸脱附区域的转移，以实现系统的连续吸收、转化二氧化碳。
8、本专利技术还提供了一种利用太阳能捕集与转化二氧化碳制备合成气的系统，其结构包括，二氧化碳吸附子系统、太阳能驱动脱附与干重整转化子系统、光伏发电子系统、储能子系统、转轴制动系统、气体分离子系统。所述二氧化碳吸附子系统利用吸附剂吸收二氧化碳，以完成碳捕集。太阳能驱动脱附与干重整转化子系统利用太阳能加热实现吸附剂解吸，并提供干重整温度，在催化剂下合成气体燃料。所述光伏发电子系统接入储能子系统同时连接转轴制动系统和气体分离子系统，光伏发电子系统将太阳能转化为电能为气体分离系统供电。所述二氧化碳吸附子系统与太阳能驱动脱附与干重整转化子系统、转轴制动子系统与储能子系统连接，太阳能驱动脱附与干重整转化子系统连接气体分离子系统。
9、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
10、(1)本专利技术提供了一种依靠转轴自动调整反应分区的反应器控制方法，将干重整反应与二氧化碳吸脱附反应速率精准耦合，简化催化区分区转移的同时提高两步串联反应的协同性，显著提高了能量利用率，具有明显的节能减排优势。
11、(2)本专利技术充分利用可再生能源太阳能作为唯一的能源来源。一方面，它通过将太阳能聚光转化为热能，并运用脱附、干重整等过程，将太阳能转化并储存为化学能，实现对能量的高效利用。另一方面，该专利技术将太阳能转化为电能并将其储存起来，作为装置内部电器设备的独立电源。当太阳能不足时，该装置可使用辅助聚光器进行加热，以确保持续能源供应。
12、(3)本专利技术将二氧化碳捕获与甲烷干重整相耦合，形成了一个将空气转化为燃料的一体化装置。与传统的分体设计相比，这种耦合设计能够显著实现“负碳”效应，为二氧化碳减排提供了崭新的方向。
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1.一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置，其特征在于：包括催化剂填充器，低浓度二氧化碳碳源进气管，甲烷气进气管，甲烷气排气管，二氧化碳排气管，余热利用器，鼓风机，阀门，控制终端CPU，反应器控制转轴，转轴式固定床，热电偶；鼓风机、阀门与控制终端CPU的连接电线均紧贴转轴式固定床外壁布置，热电偶紧贴转轴式固定床内壁布置。
2.根据权利要求1所述的一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置，其特征在于：转轴转动带动催化剂从吸附区转到脱附转化区，实现整个装置的全工况、连续过程的吸收、转化二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置，其特征在于：将二氧化碳捕获与甲烷干重整耦合设计，形成了从空气到燃料的一体化装置。
4.根据权利要求1所述的一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置，其特征在于：其结构包括光照区，包括太阳能聚光器与旋转式吸附-光热脱附转化反应器，所述旋转式吸附-光热脱附转化反应器由一个可由转轴驱动的圆柱腔体构成，管腔外接有五路低浓度二氧化碳气体，腔体低端有一路通入甲烷气体，在过程分区的同时通过转轴旋转实现吸脱附区域
5.一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置的应用方法，其特征在于，空气通过鼓风机加速通入装有催化剂的转轴式固定床，以实现对空气进行连续的二氧化碳捕集，当催化剂达到吸附容量后，控制反应器控制转轴开始旋转将吸附完成的催化剂转至光照区，光照区催化剂开始进行二氧化碳脱附及干重整反应，反应产物通过排出气排出，通过不断旋转实现连续的二氧化碳捕集-转化过程。
...【技术特征摘要】
1.一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置，其特征在于：包括催化剂填充器，低浓度二氧化碳碳源进气管，甲烷气进气管，甲烷气排气管，二氧化碳排气管，余热利用器，鼓风机，阀门，控制终端cpu，反应器控制转轴，转轴式固定床，热电偶；鼓风机、阀门与控制终端cpu的连接电线均紧贴转轴式固定床外壁布置，热电偶紧贴转轴式固定床内壁布置。
2.根据权利要求1所述的一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置，其特征在于：转轴转动带动催化剂从吸附区转到脱附转化区，实现整个装置的全工况、连续过程的吸收、转化二氧化碳。
3.根据权利要求1所述的一种转轴式二氧化碳捕集与转化一体化装置，其特征在于：将二氧化碳捕获与甲烷干重整耦合设计，形成了从空气到燃料的一体化装置。
4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜明汐，王友朋，李少阳，李齐焱，范佳宁，刘向雷，张凯，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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