本發(fā)明海水式空氣直接碳捕集封存方法及裝置(ocean?daccs)，用于對大氣所含有的二氧化碳實施捕集與封存，屬于氣候減緩碳負排放技術和海洋工程。

背景技術：

1、氣候減緩國際行動近30年來，對化石燃料煙氣的co2進行捕集與封存，即ccs(carbon?capture?and?storage)方案，一直被視為氣候減緩關鍵支柱，但始終面臨成本與規(guī)模的挑戰(zhàn)而未能發(fā)揮作用；近10年來，對空氣中的co2進行直接捕集封存，即daccs(direct?air?carbon?capture?and?storage)，也稱負排放(net)技術方案，又被空前期待為實現(xiàn)氣候目標的關鍵和核心技術，甚至是終極技術手段。

2、然而，現(xiàn)有daccs技術路線主要是生物和化學品兩類，其成本與規(guī)模的挑戰(zhàn)，都遠比ccs更為嚴重。如生物類daccs技術方案，利用沿海和海洋生物系統(tǒng)碳匯(紅樹林、海藻等)，因其總體可用規(guī)模遠小于氣候減緩的必要規(guī)模，所以無法成為氣候減緩的重要技術；另一類化學品dac(direct?air?carbon?capture)方案，其物耗和能耗包括：空氣接觸器耗能、強堿化學品吸收、次強堿化學品置換，兩套化學品再生系統(tǒng)，以及為再生系統(tǒng)配套的高電耗制氧廠，和為整個dac系統(tǒng)供熱供電而專門建造的熱電廠。有研究估算該類dac工藝全面部署將耗用一大半全球現(xiàn)有發(fā)電量。

3、因此，美國物理學會(aps)“使用化學品從空氣直接捕集co2”(direct?aircapture?of?co2?with?chemicals?2011)研究報告認為，現(xiàn)有化學品dac技術路線對氣候減緩不具有經(jīng)濟可行性，而且其技術改進也不足以將成本降低到可行可用的程度；除非引入根本性變革的新技術路線。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有負排放技術成本不可負擔和不具氣候減緩必要規(guī)模的根本缺陷，提供一種具有成本效益和氣候減緩規(guī)模的凈負排放技術解決方案。

2、本發(fā)明第一個方面是提供了一種海水式空氣直接碳捕集封存方法，所述方法包括如下步驟：

3、1)碳捕集：抽取海水洗滌含二氧化碳的氣體，生成溶有氣體中二氧化碳的洗滌后海水作為碳捕集成品；

4、2)碳封存：將所述碳捕集成品注入大海水體進行海洋碳封存；

5、所述含二氧化碳的氣體，是自然狀態(tài)的空氣。

6、進一步的技術方案是：

7、所述碳捕集成品注入海洋水體，是采用常壓管道注入海洋水體。

8、所述抽取海水是從海洋較深處抽取海水；

9、所述抽取海水洗滌的動力來自風力、和/或洋流波浪、和/或陽光等自然能源。

10、本發(fā)明的第二個方面是提供一種海水式空氣直接碳捕集封存方法，步驟包括，

11、a.將空氣連續(xù)導入碳捕集器；同時

12、b.將海水連續(xù)導入碳捕集器；

13、c.在碳捕集器中，通過填料加大a步驟導入的空氣與b步驟導入的海水的接觸面積來洗滌和溶解空氣中的二氧化碳；

14、d.將經(jīng)過海水洗滌后二氧化碳氣體減少了的空氣連續(xù)排往大氣；

15、e.將c步驟溶有空氣中二氧化碳的海水從碳捕集器連續(xù)輸出；

16、f.將e步驟連續(xù)輸出的溶有空氣中二氧化碳的海水連續(xù)排注至大海，實現(xiàn)海洋碳封存；

17、所述b步驟海水為從海洋直接提取的海水。

18、本發(fā)明的第三個方面是提供一種用于本發(fā)明方法的海水式空氣直接碳捕集封存裝置技術方案：

19、它包括碳捕集器(2)，用于將海水輸送至所述碳捕集器(2)的海水抽取設備(3)，用于給所述海水抽取設備(3)提供動力的動力設備(1)，所述碳捕集器(2)內(nèi)部上方有布水器(2.1)，下方有集水器(2.3)，以及海水排水管(2.2)。

20、進一步的技術方案是：

21、所述動力設備(1)包括風動裝置(1.1)、動力聯(lián)接裝置(1.3)，所述動力聯(lián)接裝置(1.3)連接所述海水抽取設備(3)以將風動裝置(1.1)產(chǎn)生的動能傳遞給所述海水抽取設備(3)，所述的動力聯(lián)接裝置(1.3)，是機械聯(lián)接裝置，和/或風力發(fā)電機及電動機組成的機電聯(lián)接裝置。

22、所述動力設備(1)包括水動裝置(1.2)、動力聯(lián)接裝置(1.3)，所述動力聯(lián)接裝置(1.3)連接所述海水抽取設備(3)以將水動裝置(1.2)產(chǎn)生的動能傳遞給所述海水抽取設備(3)，所述的動力聯(lián)接裝置(1.3)，是機械聯(lián)接裝置，和/或水力發(fā)電機及電動機組成的機電聯(lián)接裝置。

23、所述碳捕集器(2)采用利于自然捕風的垂直開敞式設計。

24、所述碳捕集器(2)使用鼓風機強制鼓風。所述鼓風機由動力設備(1)提供動力。

25、所述動力設備(1)包括現(xiàn)有風力發(fā)電設備，和/或現(xiàn)有太陽能發(fā)電設備，和/或現(xiàn)有洋流波浪能發(fā)電設備。

26、本發(fā)明的技術原理和效果：

27、本發(fā)明利用二氧化碳是可溶于海水并以重碳酸鹽(碳酸氫根)離子形態(tài)海量貯存在大海中的天然物質的原理，使用海水洗滌空氣，溶出空氣中的二氧化碳進行直接碳捕集，再將溶有空氣中二氧化碳的海水注入海洋水體，實施碳酸氫根離子(碳氫離子)模式的海洋永久碳封存；

28、co2溶入海水按以下平衡等式從左向右反應：

29、co2+h2o﹤＝﹥h2co3(碳酸)

30、h2co3﹤＝﹥h++hco3-(重碳酸鹽離子，也稱碳酸氫根離子)

31、hco3-﹤＝﹥h++co32-(碳酸鹽離子)

32、其中重碳酸鹽離子是海水中二氧化碳的主要形態(tài)，與碳酸、碳酸鹽離子一起統(tǒng)稱為溶解無機碳(dic)(dissolved?inorganic?carbon)。

33、特別是，從海面下較深處抽取的海水溫度較低，洗滌空氣捕集二氧化碳的效果較好。

34、應用本發(fā)明海洋負排放技術的效果在于：一是實現(xiàn)負排放的成本可以負擔因而具有可行性，二是直接利用海洋自然碳匯因而具有氣候減緩規(guī)模。

技術特征：

1.一種海水式空氣直接碳捕集封存方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述抽取海水是從海洋較深處抽取海水。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述抽取海水洗滌的動力來自風力、和/或洋流波浪、和/或陽光等自然能源。

4.一種用于權利要求1所述方法的海水式空氣直接碳捕集封存裝置，其特征在于，它包括碳捕集器(2)，用于將海水輸送至所述碳捕集器(2)的海水抽取設備(3)，用于給所述海水抽取設備(3)提供動力的動力設備(1)，所述碳捕集器(2)內(nèi)部上方有布水器(2.1)，下方有集水器(2.3)，以及海水排水管(2.2)。

5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述動力設備(1)包括風動裝置(1.1)、動力聯(lián)接裝置(1.3)，所述動力聯(lián)接裝置(1.3)連接所述海水抽取設備(3)以將風動裝置(1.1)產(chǎn)生的動能傳遞給所述海水抽取設備(3)，所述的動力聯(lián)接裝置(1.3)，是機械聯(lián)接裝置，和/或風力發(fā)電機及電動機組成的機電聯(lián)接裝置。

6.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述動力設備(1)包括水動裝置(1.2)、動力聯(lián)接裝置(1.3)，所述動力聯(lián)接裝置(1.3)連接所述海水抽取設備(3)以將水動裝置(1.2)產(chǎn)生的動能傳遞給所述海水抽取設備(3)，所述的動力聯(lián)接裝置(1.3)，是機械聯(lián)接裝置，和/或水力發(fā)電機及電動機組成的機電聯(lián)接裝置。

7.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述碳捕集器(2)采用利于自然捕風的垂直開敞式設計。

8.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述碳捕集器(2)使用鼓風機強制鼓風。

9.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述動力設備(1)采用現(xiàn)有風力發(fā)電機，和/或現(xiàn)有太陽能發(fā)電設備，和/或現(xiàn)有洋流波浪能發(fā)電設備。

技術總結
本發(fā)明海水式空氣直接碳捕集封存方法及裝置(Ocean?DACCS)方案：僅用天然海水對空氣實施直接碳捕集與海洋封存，并由風能、光能、波浪能等自然能源驅動，構成一種零碳足跡、零人工化學品足跡、零陸地物理足跡的低成本規(guī)模化凈負排放氣候減緩解決方案。

技術研發(fā)人員：彭斯干
受保護的技術使用者：上海晶源澤能源科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/17