温室气体捕获和转换系统和方法与流程

本文所述的实施例通常涉及捕获大气中温室气体并将其转换为工业上有价值的产物，更具体地，涉及将大气(气液均可)中气相的二氧化碳或甲烷转换为固体碳、氧气或氢气以产生工业上有价值的产物的方法和系统。

背景技术：

1、全球变暖是当今人类面临的最重要问题之一。迫切需要解决如何处理使用化石燃料产生的气体，必要的是用氢气代替化石燃料并开发经过认证的可持续方法来获得这种氢气。温室气体排放(如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮)是气候变化和全球变暖的主要原因。化石燃料的燃烧、森林砍伐和工业过程是温室气体排放的主要来源。

2、近年来，世界见证了全球气温的稳步上升，海平面上升和极端天气事件，所有这些都可以归因于大气中温室气体的积累。为了解决这个问题，已经提出了减少温室气体排放的各种措施。这些措施包括使用可再生能源、节能技术以及实施碳捕获和储存(carboncapture and storage，ccs)技术。ccs是捕获发电厂和工业过程中的二氧化碳排放并将其储存在地下的过程，在地下它们可以被安全储存并防止其进入大气。

3、同时ccs是减少温室气体排放的有效技术，捕获的气体也可以转换为有用的工业产物(如合成燃料、塑料和化学品)。这一过程被称为碳捕获和利用(carbon capture andutilization，ccu)，这不仅减少了温室气体排放，还为工业创造了新的收入来源。

4、因此，需要能够有效地捕获和转换温室气体排放为有用的工业产物的创新技术。本发明通过提供一种能够有效地捕获温室气体排放并将其转换为有价值的产物和信息的设备来满足这一需求。

5、之前的碳捕获方法和设备主要侧重于捕获和储存温室气体，以防止其释放到大气中。虽然这些技术在减少排放方面是有效的，但它们并没有解决将这些捕获的气体转换为有价值的工业产物。目前的ccs方法涉及将捕获的气体运输到储存地点，在那里无限期储存。这一过程是能源密集型的，并没有为工业提供任何经济激励以减少它们的排放。此外，传统的碳捕获技术往往复杂且实施成本高，使中小型企业难以采用。

6、本发明通过提供一种新的人工智能技术来解决这些问题，该技术产生反应堆以捕获和转换温室气体排放为产物，通过使用带有电极的纳米通道新型系统为减少温室气体排放提供了一种更可持续和经济可行的解决方案。本发明有利于反应的选择性，并且还允许通过能够由软件远程控制的暗等离子体的超快脉冲施加非常高的电场。

7、因此，一种用于捕获大气中的温室气体的人工智能系统、设备和方法，能够将这些温室气体转换为有用的工业有价值的产物，这将带来各种好处。现有技术提到了当前系统的类似部分，但没有相同的使用和详细结构。此外，现有技术中提到的成分不能一起工作以分解温室气体成分，从而生产预定产物。在本发明主题的参考文献中，wo 2008/134871提供了一种二氧化碳反应器的示例，其中可以通过电解获得碳氢化合物。问题是该专利仅提供了通过电解生产碳氢化合物的二氧化碳反应器的示例，而针对预定产物没有提供发明的具体细节或完整描述。

8、us6806778b1公开了一种配置达林顿(darlington)和共源共栅(cascode)的3个晶体管的布置。然而，该配置仅限于配置达林顿和共源共栅的3个晶体管，并且它没有更广泛地解决与达林顿晶体管或晶体管驱动电路相关的其他限制或挑战。另一方面，cn206878798u描述了一种具有额外部件的达林顿晶体管驱动电路，但其结构与本发明不同，因为它侧重于本发明中描述的电路和整体技术。

9、us20170321333 a1描述了一种使用膜电极组件(membrane-electrode assembly，mea)将二氧化碳(carbon dioxide，co2)还原为碳氢化合物的电化学反应器。然而，它仅限于通过使用该类型的电化学反应器将co2还原为碳氢化合物。在us7855603b1温度补偿自偏置达林顿对放大器中，公开了一种由两个达林顿阵列组成的阵列，其中第一个是通用阵列。正如该专利所述，这些阵列的稳定性可能会受到温度变化的影响。为了解决这个问题，提出了第二个达林顿阵列，该阵列能够自我补偿温度引起的偏差。本公开旨在克服发明人发现的一个或多个问题，并为本技术引入一种功能性人工智能系统。

技术实现思路

1、在一实施例中，一种温室气体捕获和转换系统，所述系统包括：温室气体摄入设备，其配置为接收摄入的气体；纳米过滤器分离设备，其配置为接收摄入的气体并分离摄入的气体的主要成分；纳米电反应器系统，其配置为从纳米过滤器分离设备接收主要成分，并从纳米过滤器接收的主要成分中产生一种或多种产物和地球大气信息；以及人工智能系统，其配置为自重复数据，以使用ners提供的地球大气信息制定设计解决方案。

2、在一实施例中，一种纳米电反应器系统，所述系统包括：纳米膜；至少两个电极(阴极和阳极)，覆盖有为高电场的纳米脉冲的电催化作用而开发的材料；以及气体等离子体，在所述阴极和所述阳极之间。

3、在一实施例中，一种碳捕获和转换设备，该系统包括纳米过滤器，所述纳米过滤器包括：聚甲基丙烯酸甲酯、石墨成分或金属有机框架支撑物；微米级密封薄膜；丝状电极系统，其在所述微米级密封薄膜和聚甲基丙烯酸甲酯、石墨成分或金属有机框架支撑物之间具有第一阳极和第一阴极；以及具有纳米孔的膜。该系统还包括纳米电反应器系统，所述纳米电反应器系统包括：纳米膜；至少两个电极，第二阴极和第二阳极，覆盖有为高电场的纳米脉冲的电催化作用而开发的材料；以及所述阴极和所述阳极之间的气体等离子体。

4、在一实施例中，一种捕获和转换来自大气和其他来源的温室气体的方法包括：摄入温室气体；使用纳米过滤器分离设备分离摄入的气体的主要成分；通过纳米电反应器系统(nano electro reactor system，ners)从分离的主要成分中生产碳基产物；以及通过第二纳米过滤器分离设备过滤ners输出流中的副产物气体。

5、在一实施例中，一种设计、建模和人工智能系统，所述系统包括：至少一个处理器和至少一个存储器，配置为实现学习网络模型，该学习网络模型由训练网络生成，其中使用来自温室气体捕获和转换系统的用户输入来调优训练网络，并且其中特定气体或化合物摄入量与所述系统的每个标记的参考建模相关联，以及部件指示与建模系统原型相关联的特征。

技术特征：

1.一种温室气体捕获和转换系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，还包括第二纳米过滤器分离设备，其配置为接收所述ners的输出流并过滤来自所述一种或多种产物的副产物气体和固体。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括共反应物源，其配置为将其他反应产物输入到所述ners和地球大气信息中。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述共反应物源是气体或液体。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一纳米过滤器分离设备包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述膜纳米孔的直径为1nm或更大。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一纳米过滤器分离设备经由介电泳dep在高脉冲电场效应下通过迁移分离气体，并且膜根据给定化学种类的分子大小分离气体。

8.根据权利要求4所述的系统，其中由所述温室气体摄入设备供给的气体或液体流被分配并与丝状电极接触，以基于气体或液体的电子迁移率产生粒子的分离。

9.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二纳米过滤器分离设备包括：

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述纳米孔的直径为1nm或更大。

11.根据权利要求9所述的系统，其中施加电场以产生电沉淀效应来分离固体。

12.一种纳米电反应器系统，包括：

13.根据权利要求12所述的系统，还包括：

14.根据权利要求12所述的系统，其中ners部件采用有利于反应的选择性的材料制造，并且还允许施加非常高的电场。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述电极的设计使由每个孔中的边缘效应产生的电场最大化。

16.根据权利要求12所述的系统，其中所述电极以足以通过场效应提高所述等离子体产生中的能量效率的距离间隔开。

17.根据权利要求12所述的系统，其中所述电极是可移动的。

18.根据权利要求12所述的系统，其中所述电极是固定的。

19.根据权利要求15所述的系统，其中所述电极处于预定距离。

20.根据权利要求12所述的系统，其中所述系统在冷等离子体区中操作。

21.根据权利要求12所述的系统，其中所述电极包括允许施加高电场的与纳米脉冲、皮脉冲和毫微微脉冲发生器耦合的纳米通道系统。

22.根据权利要求12所述的系统，其中所述电极是不对齐的，使得每个电极中的孔允许气流流过所述孔，从而实现最大扩散和最大的暴露电极表面积。

23.根据权利要求12所述的系统，其中所述系统能够通过软件远程控制。

24.根据权利要求12所述的系统，还包括至少一个用于产生脉冲冷等离子体的达林顿驱动器。

25.根据权利要求24所述的系统，其中达林顿阵列的关闭允许脉冲的可重复性，从而允许其用于开关驱动器。

26.根据权利要求12所述的系统，还包括：

27.一种碳捕获和转换设备，包括：

28.根据权利要求27所述的设备，还包括：

29.根据权利要求27所述的设备，还包括连接到所述ners的输出流的第二纳米过滤器分离设备，所述第二纳米过滤器分离设备配置为过滤副产物气体和固体。

30.根据权利要求27所述的设备，其还由软件远程控制。

31.一种来自大气和其他来源的温室气体的捕获和转换方法，包括：

32.根据权利要求31所述的方法，其包括通过共反应物源将其他反应产物输入到所述ners。

33.根据权利要求32所述的方法，其包括输入气体或液体。

34.根据权利要求31所述的方法，其包括采用纳米过滤器经由介电泳dep在高脉冲电场效应下通过迁移分离气体，并且膜根据给定化学种类的分子大小分离气体。

35.根据权利要求31所述的方法，其包括从摄入设备供给气流并将其分配且与丝状电极接触，以基于气体或液体粒子的电子迁移率产生粒子的分离。

36.根据权利要求31所述的方法，其包括通过受控介电击穿获得固态膜的纳米孔，其中在浸入盐水溶液的膜上施加电压以产生高电场。

37.根据权利要求31所述的方法，其包括组装不对齐的电极，使得每个电极中的孔允许气流流过所述孔，从而实现最大扩散和最大的暴露电极表面积。

38.根据权利要求31所述的方法，其中ners部件采用有利于反应的选择性的材料制造，并且还允许施加非常高的电场。

39.根据权利要求31所述的方法，其中电极的设计使通过每个孔中的边缘效应的电场最大化。

40.一种设计、建模和人工智能系统，包括：

41.根据权利要求40所述的系统，其中所述学习模型网络被配置为：

42.根据权利要求41所述的系统，其中所述系统摄入值基于小型模块化反应器结果。

43.根据权利要求42所述的系统，其中小型模块化反应器结果转换到扩展的温室和转换系统，以设计电极外壳。

44.根据权利要求43所述的系统，其中所述电极外壳的气体入口被轴向供给并平行分配到每个单元。

技术总结
开发了一种包含高电场纳米脉冲发生器的系统和设备。此外，还提出了一种具有纳米膜和电极的组装布置，以及这种先前的设备。一般来说，这项新技术可用于捕获二氧化碳、甲烷或其他温室气体，并将其转换为各种碳基化合物和氢气。此外，本发明涉及一种电化学单元，其具有与新型膜电极组件相关联的特定和新颖的性能。优选地，这些与高电场相关联的组件以选择性和有效的方式为温室气体捕获和转换提供了特定的条件。特别是，这些条件与众所周知的等离子体技术有关。本发明包括温室气体转换单元前后的净化步骤，称为纳米过滤器。因此，提出了一种碳捕获系统、方法和设备。系统收集的数据被供给到人工智能。

技术研发人员：V·罗梅罗,I·罗德里格斯,A·西莱斯,G·埃斯基韦尔,N·奥莱兹
受保护的技术使用者：英斯特公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/2