分解CO<sub>2</sub>的方法、系统及其用图
【专利摘要】本发明公开了分解CO2的方法、系统及其用途，其中分解CO2的方法包括：将CO2置于辐射源辐射范围内，以便利用电离辐射将所述CO2分解为CO和O2。利用本发明的分解CO2的方法能够有效地实现CO2分解，得到工业上有利用价值的CO和O2，并且，充分利用了释放电离辐射的装置或材料，实现了废物再利用，相当于零能耗，成本低而效率高。
【专利说明】
分解CO2的方法、系统及其用途
技术领域
[0001 ]本发明涉及(》2分解技术领域。
【背景技术】
[0002]工业革命以来，全世界特别是发达国家的大量消耗化石能源的社会经济活动所产生的CO2累计排放，导致了大气中温室气体浓度显著增加，其所造成的全球变暖、海平面上升、极端气候事件等后果给人类未来的生存和发展带来巨大的挑战。早在19世纪末期，瑞典科学家斯万Ahrrenius就提出了 CO2排放量可能导致全球变暖的警告，但到了 20世纪70年代才引起了大众的广泛关注。1994年正式生效的由联合国150多个国家参与谈判的《联合国气候变化框架公约》，以及1997年签订的《联合国气候变化框架公约的京都议定书》，明确指出了包括C02、甲烷等在内的六种温室气体，并正式承认了由于人类活动造成的温室气体的浓度的增加增强了自然温室效应，并可能对自然生态系统和人类产生不利影响，因此规定了签订合约各国的温室气体排放总量的排放量限制，同时要求各国根据本国情况执行和/或进一步精心制订政策和措施。在该京都协议书签订半年后，我国也签署了该协议书。此后，为更好的履行该协议书，我国分别在不同是时期发布了《中国应对气候变化国家方案》、《中国应对气候变化科技专项行动》、《“十二五”控制温室气体排放工作方案》、《国家适应气候变化战略》、《国家应对气候变化规划(2014-2020年)》等与应对气候变化的方案规划，多次提出了未来5到15年内的温室气体排放控制目标以及所需要的综合性应对措施。日前，我国于2015年7月向联合国气候变化框架公约秘书处提交了应对气候变化国家自主贡献文件
《强化应对气候变化行动---中国国家自主贡献》，提出了⑶2排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰，单位国内生产总值CO2排放比2005年下降60% — 65%的总体目标。为了达到上述目标，该文件还给出了中国应对气候变化行动的政策和措施，其中的第10条“强化科技支撑”中就提到了“加强对节能降耗、可再生能源和先进核能、碳捕集利用和封存等低碳技术的研发和产业化示范”的措施。
[0003]从上述背景可以看出，碳捕集利用是实现CO2的减排的一个重要途径，当前的一种大规模减排技术主要是通过CO2压缩至10到15MPa然后用管道输送到深海进行封存，但是该技术在成本、效率及能耗方面都存在问题。
[0004]因而，目前的CO2减排技术仍有待加强。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种成本低、效率高，且能耗少的CO2减排利用手段。
[0006]发明人经过长期的理论研究和实验探索发现:更好的CO2减排方法是将CO2直接分解为C、C0和O2，例如:日本东京工业大学使用氧缺位铁酸盐直接分解CO2，还有人通过等离子体对CO2进行直接分解。然而，这些用于分解CO2的能源造价高、需求量大，用于工业生产后成本太高。另一方面，发明人认为，核能是一种目前现代社会不可或缺的清洁能源，但同时会产生一定的高放废物，会一直释放电离辐射;此外工业辐照所使用的各种同位素放射源，在其不工作时也一直在释放电离辐射。这些电离辐射能量实际一直被浪费掉了，如果能够充分利用这些释放电离辐射的装置或材料，实现一种利用电离辐射进行CO2分解技术，不仅对我国的CO2排放控制有非常重要的意义，而且可以生成工业上有利用价值的CO和02，也具有一定的经济价值。如果能采用高放废物或者废旧同位素源作为辐射源，则可以达到一举三得的效果。因而，发明人创造性地提出了利用辐射源将CO2进行电离辐射分解的方法。
[0007]进而，在本发明的第一方面，本发明提出了一种分解CO2的方法。根据本发明的实施例，该方法包括:将CO2置于辐射源辐射范围内，以便利用电离辐射将所述CO2分解为CO和
02 O
[0008]发明人惊奇地发现，利用本发明的分解CO2的方法，能够有效地实现CO2分解，得到工业上有利用价值的CO和02，并且，充分利用了释放电离辐射的装置或材料(即辐射源)，实现了废物再利用，相当于零能耗，成本低而效率高。
[0009]根据本发明的实施例，所述辐射源为放射性装置或放射性材料。
[0010]根据本发明的实施例，所述辐射源为选自反应堆、加速器、同位素源和高放废物的至少一种。由此，能够实现废物再利用，相当于生产零能耗。
[0011]根据本发明的实施例，所述CO2是以CO2和抑制气体的混合物的形式提供的。
[0012]根据本发明的实施例，所述CO2以选自固态、气态或液态的至少一种形态提供。
[0013]根据本发明的实施例，所述抑制气体为选自NO2、空气、SO2和N2O的至少一种。
[0014]根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤:将由CO2和抑制气体组成的第一气体混合物置于辐射源辐射范围内，以便利用电离辐射分解C02，获得第二气体混合物，所述第二气体混合物包含CO、O2、剩余CO2和剩余抑制气体;将所述第二气体混合物进行液化处理，以便分别获得液体混合物和第三气体混合物，所述液体混合物由所述剩余CO2和所述剩余抑制气体组成，所述第三气体混合物由CO和O2组成;收集第三气体混合物，分离其中的CO和02，并分别收集；以及收集液体混合物，返回进行电离辐射分解。由此，电离辐射分解效率高，C02分解充分。
[0015]根据本发明的实施例，所述第一气体混合物中含0.5-1.5体积％，优选I体积％的抑制气体。由此，分解反应充分。
[0016]根据本发明的实施例，所述第一气体混合物预先经过加压处理。由此，电离辐射分解效果好。
[0017]在本发明的第二方面，本发明提出了一种用于分解CO2的系统。根据本发明的实施例，该系统包括:辐射装置，所述辐射装置包括:外壳和设置在所述外壳内的辐射源，所述辐射源用于对位于所述辐射源辐射范围内的CO2进行电离辐射，以便获得第二气体混合物，其中，所述CO2是以由CO2和抑制气体组成的第一气体混合物的形式提供，所述第二气体混合物包含CO、O2、剩余0)2和剩余抑制气体;液化处理装置，所述液化处理装置与所述辐射装置相连，且用于对来自所述辐射装置的第二气体混合物进行液化处理，以便分别获得液体混合物和第三气体混合物，所述液体混合物由所述剩余CO2和所述剩余抑制气体组成，所述第三气体混合物由CO和O2组成；以及分离装置，所述分离装置与所述液化处理装置相连，且用于对来自所述液化处理装置的所述第三气体混合物进行分离，以便分别获得CO和O2。
[0018]根据本发明的实施例，利用本发明的系统能够有效地实现CO2分解，得到工业上有利用价值的CO和02，并且，充分利用了释放电离辐射的装置或材料(即辐射源)，实现了废物再利用，相当于零能耗，成本低而效率高。
[0019]根据本发明的实施例，所述CO2以选自固态、气态或液态的至少一种形态提供。
[0020]根据本发明的实施例，所述抑制气体为选自NO2、空气、SOdPN2O的至少一种。
[0021 ]根据本发明的实施例，所述第一气体混合物中含0.5-1.5体积％，优选I体积％的抑制气体。由此，CO2分解反应充分。
[0022]根据本发明的实施例，所述第一气体混合物预先经过加压处理。由此，电离辐射分解效果好。
[0023]根据本发明的实施例，本发明的用于分解CO2的系统还包括:C02输送装置和液体混合物输送装置，所述CO2输送装置与所述辐射装置的进口相连且用于向所述辐射装置提供⑶2，所述液体混合物输送装置与所述液化处理装置相连且用于将所述液体混合物输送至所述⑶2输送装置。由此，能充分利用反应副产物，减少工业污染，实现循环反应，且降低生产成本。
[0024]根据本发明的实施例，所述液化处理装置适于采用液氮对所述第二气体混合物进行液化处理。由此，液化处理效果好，成本低。
[0025]根据本发明的实施例，所述辐射源位于所述壳体的中心位置，并且所述CO2输送装置的出口与所述辐射源正对。由此，电离辐射分解效果好。
[0026]根据本发明的实施例，所述CO2输送装置与所述辐射装置之间，以及所述辐射装置与所述液化处理装置之间，均设置有通断阀。由此，能够灵活控制反应的进行。
[0027]根据本发明的实施例，所述辐射源为放射性装置或放射性材料。
[0028]根据本发明的实施例，所述辐射源为选自反应堆、加速器、同位素源和高放废物的至少一种。由此，能够实现废物再利用，相当于生产零能耗。
[0029]进一步，基于利用本发明的分解CO2的方法和系统均能够有效分解CO2，得到CO和02，发明人发现，需要进行CO2分解(例如净化空气、处理含CO2的工业气体、核动力产品内的空气更新和燃料生成)，或者需要得到CO和02(即生产氧气和CO)，或者需要对辐射能源进行再利用时，均可以采用本发明的分解CO2的方法和系统实现。
[0030]因而，在本发明的第三方面，本发明提出了前面所述的分解CO2的方法或用于分解CO2的系统，在空气净化、含(》2的工业气体处理、核动力产品内的空气更新和燃料生成、氧气和CO获得或者辐射能源利用中的用途。由此，不仅能够实现各具体目的，还能够充分利用辐射源，实现废物再利用，相当于零能耗，从而能够降低处理成本，实现环境友好型生产，利国利民。
[0031]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0032]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0033]图1显示了根据本发明一个实施例的分解CO2的方法的流程示意图；
[0034]图2显示了根据本发明一个实施例的用于分解CO2的系统的结构示意图；
[0035]图3显示了根据本发明一个实施例的用于分解CO2的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0037]在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0038]在本发明的第一方面，本发明提出了一种分解CO2的方法。发明人惊奇地发现，利用本发明的分解CO2的方法，能够有效地实现⑶2分解，得到工业上有利用价值的⑶和O2，并且，充分利用了释放电离辐射的装置或材料(即辐射源)，实现了废物再利用，相当于零能耗，成本低而效率高。
[0039]根据本发明的实施例，该方法主要是利用能够产生电离辐射的装置及材料，如反应堆、加速器、同位素源及高放废物等对CO2气体进行照射，通过电离辐射粒子与CO2分子的碰撞将0)2分解，生成工业上有利用价值的CO和O2，并通过加入一定量的抑制气体抑制⑶和O2重新反应生成CO2。
[0040]具体地，根据本发明的实施例，本发明的分解⑶2的方法包括:将⑶2置于辐射源辐射范围内，以便利用电离辐射将所述CO2分解为CO和02。
[0041]根据本发明的实施例，所述辐射源为放射性装置或放射性材料。
[0042]根据本发明的实施例，所述辐射源为选自反应堆、加速器、同位素源和高放废物的至少一种。由此，能够实现废物再利用，相当于生产零能耗。
[0043]根据本发明的实施例，所述CO2是以CO2和抑制气体的混合物的形式提供的。
[0044]根据本发明的实施例，所述CO2以选自固态、气态或液态的至少一种形态提供。
[0045]根据本发明的实施例，所述抑制气体为选自NO2、空气、SOdPN2O的至少一种。
[0046]根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤:将由CO2和抑制气体组成的第一气体混合物置于辐射源辐射范围内，以便利用电离辐射分解C02，获得第二气体混合物，所述第二气体混合物包含CO、O2、剩余CO2和剩余抑制气体;将所述第二气体混合物进行液化处理，以便分别获得液体混合物和第三气体混合物，所述液体混合物由所述剩余CO2和所述剩余抑制气体组成，所述第三气体混合物由CO和O2组成;收集第三气体混合物，分离其中的CO和02，并分别收集；以及收集液体混合物，返回进行电离辐射分解。由此，电离辐射分解效率高，C02分解充分。
[0047]根据本发明的实施例，所述第一气体混合物中含0.5-1.5体积％，优选I体积％的抑制气体。由此，分解反应充分。
[0048]根据本发明的实施例，所述第一气体混合物预先经过加压处理。由此，电离辐射分解效果好。
[0049]根据本发明的一些具体示例，参照图1，本发明的分解CO2的方法的流程可以包括:
[0050](I)在放射性装置或材料周围布置CO2通过的反应管道或者容器；
[0051 ] (2)将CO2气体及I %的抑制气体(如N02、空气、S02、N20等，后面以NO2为例)加压后充入反应管道或容器；
[0052](3)使用放射性装置或材料(包括反应堆、加速器、同位素源及高放废物等)对压缩后的C02和N02混合气体进行一段时间的照射；
[0053](4)将照射后的混合气体排出，然后进行加压液化，剩余的无法压缩的气体为CO和〇2的混合气体；
[0054](5)将CO和O2混合气体排出，使用分离装置分离并收集；
[0055](6)将剩余的液态CO2和NO2混合气体重新充入反应管道或容器，并补充新的⑶2气体再次进行辐照，并重复步骤3-5，生成CO和O2的混合气体。
[0056]另外，为了增大转换效率，输入的C02也可以以液态或者固态(干冰)的形式存在，用堆码或输送线等方式围绕辐射源进行辐照转换。
[0057]进而，在本发明的第二方面，本发明还提出了一种用于分解CO2的系统。根据本发明的实施例，利用本发明的系统能够有效地实现CO2分解，得到工业上有利用价值的CO和02，并且，充分利用了释放电离辐射的装置或材料(即辐射源)，实现了废物再利用，相当于零能耗，成本低而效率高。
[0058]具体地，根据本发明的实施例，参照图2，该系统1000可以包括:辐射装置100、液化处理装置200和分离装置300。
[0059 ]根据本发明的具体示例，辐射装置100包括:外壳1I和设置在外壳101内的辐射源102，辐射源102用于对位于所述辐射源102辐射范围内的CO2进行电离辐射，以便获得第二气体混合物，其中，所述CO2是以由CO2和抑制气体组成的第一气体混合物的形式提供，所述第二气体混合物包含CO、O2、剩余CO2和剩余抑制气体。
[0060]根据本发明的实施例，所述辐射源102为放射性装置或放射性材料。根据本发明的一些优选实施例，所述辐射源102为选自反应堆、加速器、同位素源和高放废物的至少一种。由此，能够实现废物再利用，相当于生产零能耗。
[0061 ]根据本发明的实施例，所述CO2以选自固态、气态或液态的至少一种形态提供。根据本发明的实施例，所述抑制气体为选自NO2、空气、SO2和N2O的至少一种。
[0062]根据本发明的实施例，所述第一气体混合物中含0.5-1.5体积％，优选I体积％的抑制气体。由此，CO2分解反应充分。
[0063]根据本发明的实施例，所述第一气体混合物预先经过加压处理。由此，电离辐射分解效果好。
[0064]根据本发明的一些实施例，如图2所示，液化处理装置200与辐射装置100相连，且用于对来自辐射装置100的第二气体混合物进行液化处理，以便分别获得液体混合物和第三气体混合物，所述液体混合物由所述剩余CO2和所述剩余抑制气体组成，所述第三气体混合物由CO和O2组成。
[0065]根据本发明的一些实施例，如图2所示，分离装置300与液化处理装置200相连，且用于对来自液化处理装置200的所述第三气体混合物进行分离，以便分别获得CO和02。
[0066]根据本发明的实施例，如图2所示，本发明的用于分解CO2的系统还包括:C02输送装置400和液体混合物输送装置500，所述⑶2输送装置400与所述辐射装置100的进口相连且用于向所述辐射装置100提供C02，所述液体混合物输送装置500与所述液化处理装置200相连且用于将所述液体混合物输送至所述CO2输送装置400。由此，能充分利用反应副产物，减少工业污染，实现循环反应，且降低生产成本。
[0067]根据本发明的实施例，所述液化处理装置200适于采用液氮对所述第二气体混合物进行液化处理。由此，液化处理效果好，成本低。
[0068]根据本发明的实施例，所述辐射源102位于所述壳体的中心位置，并且所述0)2输送装置400的出口与所述辐射源102正对。由此，电离辐射分解效果好。
[0069]根据本发明的实施例，如图2所示，所述CO2输送装置400与所述辐射装置100之间设置有通断阀600，所述辐射装置100与所述液化处理装置200之间设置有通断阀700。由此，能够灵活控制反应的进行。
[0070]根据本发明的一些具体示例，参照图1和图3，本发明的分解CO2的系统的结构及其实施方法如下:
[0071](I)在放射性装置或材料(即辐射源102)周围布置CO2通过的反应管道或者容器，反应管道和容器可使用石英耐火材料制成;也可以直接将放射性材料(例如同位素源)放在反应容器内部，此时反应容器可直接使用铅罐等可屏蔽电离辐射的容器；
[0072](2)将反应管道或容器分为三部分，包括:入口段(包括⑶碎俞送装置400)，反应段(包括辐射装置100)，出口段(包括液化处理装置200和分离装置300)，体积比为1:1:1)，在反应管道的入口段和出口段分别设置通断阀，使出口段浸泡在液氮中；
[0073](3)将整个反应管道或容器抽真空；
[0074](4)关闭出口段通断阀，在入口段充入⑶2气体及I %的NO2气体并进行压缩是入口段和反应段达到一定的大气压力(最高50atm，需要使用反应管道或容器内的气体保持气态)；
[0075](5)然后关闭入口段通断阀，开始照射反应段；
[0076](6)照射一定时间后，打开出口段，将气体从反应段压缩入出口段，当反应段达到真空状态时，关闭出口段；由于出口段在液氮中浸泡(液氮温度为77K，即-195.8°C)，因此出口段内的CO2和NO2气体都会变成液态，而辐照生成的CO和O2还保持气态；
[0077](7)然后打开入口段通断阀并再次给入口段充入CO2和勵2的混合气体并进行压缩，达到一定的大气压力(最高50atm)，再关闭入口段通断阀对反应段进行照射；
[0078](8)出口段含有一个分离装置300，可以将辐照CO和O2分离并分别引出，CO可以作为燃料使用，O2可以供呼吸。
[0079](9)待出□段重新达到真空状态后，将出□段内的液体COdPNO道新气化后通过液体混合物输送装置500充入入口段并输送至辐射装置100重复进行辐照分解。
[0080]此外，需要说明的是，本发明与以往的CO2分解技术的不同之处至少在于:本发明利用电离辐射技术进行，该技术的主体辐射源102(包括反应堆、同位素源和高放废物等)，无论在其工作状态和非工作状态(或者是储存状态)都是可以长期释放电离辐射例如?射线、α射线、β射线等。如前所述，利用辐射源102对CO2进行电离辐射分解，有益效果显著。
[0081 ]以I X 16居里的工业辐照级6°Co源为例，照射量率常数为1.32R.m2/h/Ci，如果在包含该源的半径为0.1米的球内充满CO2气体，则该范围内的平均照射量率为3.96 X 18RA，换算成剂量率为3.441 X 16Gy/h( IR等于8.69 X I(T3Gy)，等于2.148 X 1025eV/kg/h，由于每34eV能量可以产生一个离子对，每个离子对可以分解3到3.5个CO2分子(G值为9到9.5)，则可以分解CO2的个数为1.90 X 1024/kg/h，换算成标准情况下的可分解CO2气体质量比则为0.1389/h，即⑶2的分解比例为13.89%/h，如果CO2气体压强变为50atm，则CO2分解比例不变，但单位体积内的CO2分解绝对量可以增加50倍。又或者以AP1000百万千瓦级非能动反应堆为例，其热功率为3400Mfft，堆芯燃料总量为96t，设释放的γ辐射在十分之一左右，则堆芯内平均γ剂量率为1.27 X 17GyA，则可分解CO2气体比例为51.32 % /h。
[0082]进一步，基于利用本发明的分解CO2的方法和系统均能够有效分解CO2，得到CO和02，发明人发现，需要进行CO2分解(例如净化空气、处理含CO2的工业气体、核动力产品内的空气更新和燃料生成)，或者需要得到CO和02(即生产氧气和CO)，或者需要对辐射能源进行再利用时，均可以采用本发明的分解CO2的方法和系统实现。也即本发明除了可以大规模应用于空气中CO2的减排，以降低温室效应以及实现碳捕集利用以外，还可以应用于核动力潜艇、核动力航天器等密闭环境的装备内的过量CO2的去除及空气更新上，在其核动力源周围部署采用本技术实现的CO2转化装置，可以实现O2再生以及生成CO作为燃料的功能，保障内部人员的正常工作和生活。此外，由于火星大气95%由⑶2组成，因此本发明还可以应用在未来人类在火星上建立基地时利用火星上充足的CO2为基地提供02。
[0083]因而，在本发明的第三方面，本发明提出了前面所述的分解CO2的方法或用于分解CO2的系统，在空气净化、含(》2的工业气体处理、核动力产品内的空气更新和燃料生成、氧气和CO获得或者辐射能源利用中的用途。由此，不仅能够实现各具体目的，还能够充分利用辐射源102，实现废物再利用，相当于零能耗，从而能够降低处理成本，实现环境友好型生产，利国利民。
[0084]下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0085]下面的实施例使用了同位素源作为电离辐射源102，其它使用反应堆、高放废物及加速器的原理与该装置类似，该实施方式仅仅为清楚说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对所属领域的技术人员，上述说明的基础上还可以做辐射源102、反应管道及容器、摆放形式、照射形式等方面的变化或变动，由此引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围中。
[0086]实施例1
[0087 ]参照图1 -图3，利用本发明的分解C02的系统分解C02，具体如下:
[0088](I)在放射性装置或材料(即辐射源102)周围布置CO2通过的反应管道或者容器，反应管道和容器可使用石英耐火材料制成;也可以直接将放射性材料(例如同位素源)放在反应容器内部，此时反应容器可直接使用铅罐等可屏蔽电离辐射的容器；
[0089](2)将反应管道或容器分为三部分，包括:入口段(包括⑶碎俞送装置400)，反应段(包括辐射装置100)，出口段(包括液化处理装置200和分离装置300)，体积比为1:1:1)，在反应管道的入口段和出口段分别设置通断阀，使出口段浸泡在液氮中；
[0090](3)将整个反应管道或容器抽真空；
[0091](4)关闭出口段通断阀，在入口段充入⑶2气体及I %的NO2气体并进行压缩是入口段和反应段达到一定的大气压力(最高50atm，需要使用反应管道或容器内的气体保持气态)；
[0092](5)然后关闭入口段通断阀，开始照射反应段；
[0093](6)照射一定时间后，打开出口段，将气体从反应段压缩入出口段，当反应段达到真空状态时，关闭出口段；由于出口段在液氮中浸泡(液氮温度为77K，即195.8°C)，因此出口段内的CO2和NO2气体都会变成液态，而辐照生成的CO和O2还保持气态；
[0094](7)然后打开入口段通断阀并再次给入口段充入CO2和勵2的混合气体并进行压缩，达到一定的大气压力(最高50atm)，再关闭入口段通断阀对反应段进行照射；
[0095](8)出口段含有一个分离装置300，可以将辐照CO和O2分离并分别引出，CO可以作为燃料使用，O2可以供呼吸。
[0096](9)待出口段重新达到真空状态后，将出口段内的液体COdPNO道新气化后通过液体混合物输送装置500充入入口段并输送至辐射装置100重复进行辐照分解。
[0097]以！※^居里的工业辐照级^⑶源为例’照射量率常数为^尺^作/以’如果在包含该源的半径为0.1米的球内充满CO2气体，则该范围内的平均照射量率为3.96 X 18RA，换算成剂量率为3.441 X 16Gy/h( IR等于8.69 X I(T3Gy)，等于2.148 X 1025eV/kg/h，由于每34eV能量可以产生一个离子对，每个离子对可以分解3到3.5个CO2分子(G值为9到9.5)，则可以分解CO2的个数为1.90 X 1024/kg/h，换算成标准情况下的可分解CO2气体质量比则为
0.1389/h，即⑶2的分解比例为13.89%/h，如果CO2气体压强变为50atm，则CO2分解比例不变，但单位体积内的CO2分解绝对量可以增加50倍。又或者以AP1000百万千瓦级非能动反应堆为例，其热功率为3400Mfft，堆芯燃料总量为96t，设释放的γ辐射在十分之一左右，则堆芯内平均γ剂量率为1.27 X 17GyA，则可分解CO2气体比例为51.32 % /h。
[0098]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0099]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种分解CO2的方法，其特征在于，包括: 将CO2置于辐射源辐射范围内，以便利用电离辐射将所述CO2分解为CO和02。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辐射源为放射性装置或放射性材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述辐射源为选自反应堆、加速器、同位素源和高放废物的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述CO2是以CO2和抑制气体的混合物的形式提供的， 任选地，所述CO2以选自固态、气态或液态的至少一种形态提供， 任选地，所述抑制气体为选自NO2、空气、SO2和N2O的至少一种。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:将由CO2和抑制气体组成的第一气体混合物置于辐射源辐射范围内，以便利用电离辐射分解CO2，获得第二气体混合物，所述第二气体混合物包含CO、02、剩余CO2和剩余抑制气体；将所述第二气体混合物进行液化处理，以便分别获得液体混合物和第三气体混合物，所述液体混合物由所述剩余CO2和所述剩余抑制气体组成，所述第三气体混合物由CO和O2组成； 收集第三气体混合物，分离其中的CO和O2，并分别收集；以及 收集液体混合物，返回进行电离辐射分解， 任选地，所述第一气体混合物中含0.5-1.5体积％，优选I体积％的抑制气体， 任选地，所述第一气体混合物预先经过加压处理。6.一种用于分解CO2的系统，其特征在于，包括: 辐射装置，所述辐射装置包括:外壳和设置在所述外壳内的辐射源，所述辐射源用于对位于所述辐射源辐射范围内的CO2进行电离辐射，以便获得第二气体混合物，其中，所述CO2是以由CO2和抑制气体组成的第一气体混合物的形式提供，所述第二气体混合物包含C0、02、剩余CO2和剩余抑制气体；液化处理装置，所述液化处理装置与所述辐射装置相连，且用于对来自所述辐射装置的第二气体混合物进行液化处理，以便分别获得液体混合物和第三气体混合物，所述液体混合物由所述剩余CO2和所述剩余抑制气体组成，所述第三气体混合物由CO和O2组成；以及分离装置，所述分离装置与所述液化处理装置相连，且用于对来自所述液化处理装置的所述第三气体混合物进行分离，以便分别获得CO和O2。7.根据权利要求6所述的用于分解CO2的系统，其特征在于，所述CO2以选自固态、气态或液态的至少一种形态提供， 任选地，所述抑制气体为选自NO2、空气、SO2和N2O的至少一种， 任选地，所述第一气体混合物中含0.5-1.5体积%，优选I体积%的抑制气体， 任选地，所述第一气体混合物预先经过加压处理。8.根据权利要求6所述的用于分解CO2的系统，其特征在于，还包括:CO2输送装置和液体混合物输送装置，所述CO2输送装置与所述辐射装置的进口相连且用于向所述辐射装置提供C02，所述液体混合物输送装置与所述液化处理装置相连且用于将所述液体混合物输送至所述CO2输送装置， 任选地，所述液化处理装置适于采用液氮对所述第二气体混合物进行液化处理， 任选地，所述辐射源位于所述壳体的中心位置，并且所述CO2输送装置的出口与所述辐射源正对， 任选地，所述CO2输送装置与所述辐射装置之间，以及所述辐射装置与所述液化处理装置之间，均设置有通断阀。9.根据权利要求6所述的用于分解CO2的系统，其特征在于，所述辐射源为放射性装置或放射性材料， 任选地，所述辐射源为选自反应堆、加速器、同位素源和高放废物的至少一种。10.权利要求1-5任一项所述的分解C02的方法或权利要求6-9任一项所述的用于分解CO2的系统，在空气净化、含CO2的工业气体处理、核动力产品内的空气更新和燃料生成、O2和CO获得或者辐射能源利用中的用途。
【文档编号】C01B31/18GK105905900SQ201610279521
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】李君利, 武祯, 张辉, 曾志
【申请人】清华大学