本技術(shù)涉及海洋碳捕獲和碳轉(zhuǎn)化，具體涉及一種漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

1、海洋是碳含量的寶庫。目前，海洋吸收了人類每年所有碳排放量的30-40％，海水中二氧化碳總量是空氣中的14倍，濃度是空氣中的100多倍，世界上最大的大氣二氧化碳“匯”是海洋。如若把海水中的碳捕獲處理，它就會從空氣中吸收更多的碳來重新平衡濃度，且液相富集與解吸的成本遠低于氣相。

2、由于海水中的碳多以碳酸、碳酸氫鹽和碳酸鹽的形式存在，二氧化碳直接以氣體形式從海水中溢出困難，碳捕獲和碳資源化難度較大。目前的碳轉(zhuǎn)化技術(shù)多將二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳、甲烷、甲酸等產(chǎn)品，甲醇的碳轉(zhuǎn)化較為困難。

3、現(xiàn)有技術(shù)中海水中溶解二氧化碳提取的方案如下：例如cn201911287574.0一種提高從海水中提取的co-2純度的海水酸化裝置及方法采用高能耗酸化與脫氣裝置組；cn200810071896.7海水中溶解二氧化碳及碳酸鹽中二氧化碳的提取方法，本發(fā)明直接轉(zhuǎn)化超聲出的二氧化碳采用復(fù)雜的工藝流程；

4、cn201420744897.4全天候光電催化二氧化碳還原反應(yīng)裝置、cn202410233026.4一種多效除水的二氧化碳電催化還原裝置和cn202222611609.5一種新型結(jié)構(gòu)的二氧化碳還原實驗裝置采用傳統(tǒng)電極技術(shù)；

5、cn201420581434.0一種相界面電化學(xué)催化還原二氧化碳制備一氧化碳的裝置、cn202023117422.7一種二氧化碳氣相電解還原裝置和cn202122553459.2一種用于催化二氧化碳還原的反應(yīng)裝置均采用氣體擴散電極。

6、綜上所述現(xiàn)有海水中溶解二氧化碳提取的技術(shù)采用的設(shè)備較為復(fù)雜，存在能耗高、操作復(fù)雜，難以規(guī)?；葐栴}，因此本申請?zhí)峁┮环N漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)提取海水中溶解的二氧化碳存在的問題，進而提供一種漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。

2、本實用新型為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：一種漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括設(shè)置在外殼內(nèi)部的超聲振動板、固定陽極板和漂浮陰極；所述外殼的左右兩側(cè)壁上分別安裝有超聲振動板，所述固定陽極板連接在外殼的底部，所述漂浮陰極設(shè)置在固定陽極板的上部，所述外殼的頂部活動連接有頂蓋。

3、優(yōu)選地，所述固定陽極板為鉑電極板。

4、優(yōu)選地，所述漂浮陰極包括催化層、擴散層和疏水結(jié)構(gòu)；所述催化層、擴散層和疏水結(jié)構(gòu)自上而下依次設(shè)置在漂浮陰極的主板上，所述主板連接在外殼的內(nèi)側(cè)壁上。

5、優(yōu)選地，所述催化層為以銅基為主的單原子催化劑。

6、優(yōu)選地，所述擴散層為多孔碳材料。

7、優(yōu)選地，所述疏水結(jié)構(gòu)為疏水材料的針狀結(jié)構(gòu)。

8、優(yōu)選地，所述頂蓋的一端通過旋轉(zhuǎn)軸與外殼轉(zhuǎn)動連接，另一端設(shè)置有固定卡槽。

9、優(yōu)選地，所述頂蓋的外部設(shè)置有太陽能光伏板。

10、優(yōu)選地，所述外殼的后部設(shè)置有出水管。

11、優(yōu)選地，所述外殼的前部還設(shè)置有前置板，所述前置板上設(shè)置有進水管。

12、本實用新型具有以下有益技術(shù)效果：

13、本實用新型反應(yīng)器兩側(cè)設(shè)置有超聲振動板，振動使二氧化碳以氣泡形式溢出。陰極下連有針狀疏水材料，提供更多形核位點，促使氣泡形成并通過擴散層在陰極參與反應(yīng)。陰極中氣體擴散層選用多孔碳材料，構(gòu)建適合二氧化碳通過的多孔碳材料，以便及時捕集氣泡形式的二氧化碳。本實用新型可以有效地促使海水中以碳酸鹽、碳酸氫鹽等形式存在的碳以二氧化碳形式溢出并被捕獲。

14、本實用新型該新型漂浮式反應(yīng)器，可以將捕獲的二氧化碳在陰極直接電解合成有效產(chǎn)物。在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有集高效吸附二氧化碳的擴散層和特定催化層為一體的漂浮式陰極，隨海水進出而浮動的同時電解二氧化碳制得高值產(chǎn)品。陰極電催化還原二氧化碳采用以銅基為主的單原子催化劑，可將二氧化碳高選擇性轉(zhuǎn)化為綠色甲醇。漂浮式陰極隨海水進出而浮動的同時電解二氧化碳，在三相界面持續(xù)高效地電解二氧化碳，提高產(chǎn)率。

15、本實用新型該新型漂浮式反應(yīng)器，電化學(xué)單元呈現(xiàn)模塊化，可串聯(lián)系統(tǒng)化使用，擴展性極強，規(guī)?；贾煤罂稍丛床粩嗪铣筛咧诞a(chǎn)品。多個反應(yīng)器串聯(lián)后海水管道出口可以連通到一起，便于將所有反應(yīng)后的海水集中處理，利用光熱轉(zhuǎn)化等方式提取純凈甲醇。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于規(guī)?；a(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述反應(yīng)器(14)包括設(shè)置在外殼(9)內(nèi)部的超聲振動板(2)、固定陽極板(5)和漂浮陰極(6)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述固定陽極板(5)為鉑電極板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述漂浮陰極(6)包括催化層(12)、擴散層(13)和疏水結(jié)構(gòu)(7)；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述催化層(12)為以銅基為主的單原子催化劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述擴散層(13)為多孔碳材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述疏水結(jié)構(gòu)(7)為疏水材料的針狀結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述頂蓋(3)的一端通過旋轉(zhuǎn)軸(8)與外殼(9)轉(zhuǎn)動連接，另一端設(shè)置有固定卡槽(4)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述頂蓋(3)的外部設(shè)置有太陽能光伏板。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述外殼(9)的后部設(shè)置有出水管(1)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮式海洋碳捕獲-轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，其特征在于：所述外殼(9)的前部還設(shè)置有前置板(10)，所述前置板(10)上設(shè)置有進水管(11)。

技術(shù)總結(jié)
漂浮式海洋碳捕獲?轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，本技術(shù)涉及海洋碳捕獲和碳轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域。本技術(shù)為了解決現(xiàn)有海水中溶解的二氧化碳溢出困難，碳捕獲和碳資源化難度較大的問題。本技術(shù)包括設(shè)置在外殼內(nèi)部的超聲振動板、固定陽極板和漂浮陰極；所述外殼的左右兩側(cè)壁上分別安裝有超聲振動板，所述固定陽極板連接在外殼的底部，所述漂浮陰極設(shè)置在固定陽極板的上部，所述外殼的頂部活動連接有頂蓋。本技術(shù)用于海洋碳捕獲和碳轉(zhuǎn)化。

技術(shù)研發(fā)人員：劉芮彤,馮媛媛,王麗婷,許子康,齊清越,王懷遠,周偉,高繼慧
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240509
技術(shù)公布日：2024/12/30