一种光能连续电解含二氧化碳及二氧化硫烟气熔融盐系统

1.本实用新型属于碳中和设备技术领域，尤其涉及一种光能连续电解含二氧化碳及二氧化硫烟气熔融盐系统。


背景技术：

2.目前，随着现代工业化的进行，化石能源的大量消耗，导致二氧化碳的排放急剧增多，引发了严重的温室效应。二氧化碳由碳原子和氧原子组成，热稳定性很高，化学性质较为稳定，一般较难将其分解。目前实现co2的化学转化处理主要有以下几种方法。第一种是光催化法，光催化法主要通过模拟光合作用，利用光催化剂在太阳照射下产生电子-空穴对，电子-空穴对分离后，光生电子将co2还原为co或甲烷等碳氢混合物。但目前光催化仍处于试验阶段，存在光电催化转换效率低、反应速率低、反应能耗大等缺点。
3.第二种方法是电催化法。电催化法根据电解液的不同分为离子液体介质、常温水溶液介质和高温熔盐介质三种方法。离子液体介质方法的原理是：利用 100℃以下完全由离子组成的液体，在电压的作用下将co2合成碳产物，但该方法采用的离子溶液价格较高。常温水溶液介质方法的原理是：水将co2转化为水合态co2，然后在电极上产生吸附态co2，然后在电压的作用下生成co、甲酸等碳产物，但由于co2在水中的溶解度较低和电解水的析氢反应，导致碳产物产量不高。
4.在高温熔盐介质方法中，高温熔盐是指在高温条件下有无机阴离子和无极阳离子构成的熔融态液体，熔融盐具备种类多、温度范围宽、稳定性好、溶解性好、电位窗口宽、电导率高、热容量高、无溶剂化过程等优势。在高温熔盐中，co2可被电解为c、co等产物。根据所用熔盐种类、电解温度、阴极材料的不同，可得到不同形态的碳产物。例如，groult课题组采用三元 li2co
3-na2co
3-k2co3熔盐体系，以镍片为阴极，石墨棒、金片为阳极，在450-700℃下进行恒电位电解实验，得到比表面积高达1315m2/g的碳粉。而novoselova等人在nacl-kcl-cscl熔盐中550℃反应温度下，采用gc工作电极，pt对电极以及准参比电极，进行恒电位及恒电流电解，经电化学还原后得到了碳纳米管。熔盐电解法分解二氧化碳效率高，且能得到高附加值碳，但电解以及加热熔盐所需用电量较大。
5.二氧化硫，又称亚硫酸酐，是最常见的硫氧化物，无色，有强烈刺激性气味，二氧化硫是造成酸雨的重要原因之一，而酸雨可导致土壤酸化、诱发植物病虫害、甚至危害人类身体健康。
6.因此，如何实现大气的减硫至关重要。目前降低二氧化硫排放的方式可以有以下几种，使用低硫燃料，但其来源困难价格高；在燃烧过程中脱硫，但脱硫效率低，烟气仍需净化。另一种则是排放烟气脱硫，也是目前最有效和最主要的治理方式。
7.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
8.(1)现有技术中能量消耗大。
9.(2)现有技术没有对同时含有co2和so2的烟气处理的设备，无法获得高附加值的含硫碳材料。
10.(3)现有技术中管路的热损失大，易污染，电解连续进行效果差，造成系统运行效率低。


技术实现要素：

11.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种光能连续电解含二氧化碳及二氧化硫烟气熔融盐系统。
12.本实用新型是这样实现的，一种光能连续电解含二氧化碳及二氧化硫烟气熔融盐系统设置有：
13.熔盐连续电解装置、光电装置和光热装置；
14.所述熔盐连续电解装置设置有电解机构、研磨机构、电解熔盐循环机构、气体处理机构和壳体控温装置，所述壳体控温装置设置有位于熔盐电解装置最外层的壳体、装载电解熔盐的坩埚体、位于壳体和坩埚体之间的保温套，以及位于熔盐连续电解装置上部的坩埚盖；
15.光热装置设置有吸热器、与吸热器相连的碟式双轴跟踪聚光器、连接吸热器的热蓄热熔盐管道和冷蓄热熔盐管道、在热蓄热熔盐管道和冷蓄热熔盐管道中流动的蓄热熔盐、连接热蓄热熔盐管道的热熔盐储罐、连接冷蓄热熔盐管道的冷熔盐储罐、换热器和熔盐泵；
16.所述熔盐连续电解装置通过连接线路与光电装置连接，所述所述熔盐连续电解装置左右两侧分别通过电解熔盐管道与换热器连通。
17.进一步，所述光电装置设置有太阳能光伏板和蓄电池，所述蓄电池两端分别与太阳能光伏板和控制器连接。
18.进一步，所述电解机构设置有位于坩埚体内的阴极圆盘和阳极圆盘、位于阴极圆盘内的电刷和固定阴极圆盘的十字研磨夹具，所述阴极圆盘和阳极圆盘分别通过连接线路与光电装置连接。
19.进一步，所述研磨机构设置有位于坩埚体外的控制器、电动机，以及与阴极内管相连的十字研磨夹具；电动机通过曲柄轴与开在坩埚盖的滑动通道内的活塞相连，活塞与磨擦连杆相连，摩擦连杆通过固定销与阴极圆盘相连。
20.进一步，所述电解熔盐循环机构包括开在壳体与坩埚体侧壁中部的冷电解熔盐出口、开在壳体与坩埚体侧壁下部的热电解熔盐入口、连接热电解熔盐入口与冷电解熔盐出口的电解熔盐管道。
21.进一步，所述电解熔盐管道在冷电解熔盐出口外侧依次连接碳粉过滤收集装置、第三熔盐泵、第一电解熔盐储罐、换热器、第二电解熔盐储罐、第四熔盐泵、热电解熔盐入口。
22.进一步，所述气体处理机构设置有与气体入口相连的烟气入口管道、与气体出口相连的尾气出口管道、靠近气体入口的烟气处理装置、靠近气体出口的尾气处理装置。
23.进一步，所述壳体控温装置还设置有穿设在坩埚体上端的热电偶，所述热电偶通过连接线路与控制器连接。
24.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本实用新型所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
25.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本实用新型的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本实用新型技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
26.本实用新型用碟式光热熔盐模块加热电解熔盐，使电解熔盐达到电解so2和 co2的所需温度，替代了传统用电能加热熔盐的方式。同时本实用新型利用光电装置，获得电解so2和co2的所需电能，以及维持控制器、电动机、熔盐泵运转所需电能，大大减少了熔盐电解二氧化碳和二氧化硫对传统电能的消耗，实现了用清洁能源处理减排。本实用新型可用于处理含so2和co2的烟气，一方面减少so2和co2排放，另一方面还可得到高附加值的含硫碳和氧气。此外，也可以用于含 co2和no的烟气处理，获得高附加值的含氮碳材料。
27.本实用新型的光热装置采用碟式太阳能聚光外加熔盐储罐的方式，相比于其他方式占地小，布置灵活，能够使熔盐温度上升至较高温度，满足在换热条件下使电解熔盐上升至工作温度以及连续工作的要求。另外，光热装置的熔盐管道采取热熔盐在内管，冷熔盐在外管与内管之间的套管方式，有效减少了管路的热损失，提高系统运行效率。
28.本实用新型增加了研磨机构以及碳粉过滤收集装置，研磨机构利用电机带动阴极转盘旋转，阴极转盘上生成的碳可由十字研磨夹具和摩擦连杆研磨成碳粉，碳粉漂浮在热熔盐上，熔盐经碳粉过滤收集装置即可收集高附加值碳，同时避免污染管道，促进电解连续进行。进一步地，增加壳体控温装置，保证电解在所需的电解温度进行。
29.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本实用新型所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
30.本实用新型采用创新性的熔融盐电解技术，通过熔融盐电解过程，可以将烟气中高浓度的co2和so2转化为含硫碳，在阴极上生成s或s-2
与碳结合为含硫碳，可以利用产生的含硫碳吸收烟气中的汞。
31.本实用新型的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：以典型的 1000mw大型燃煤电厂烟气为例，烟气流量为3190t/h，燃煤电厂烟道气中包括 co2、n2、h2o、氮氧化物、硫化物及烟尘等。仅考虑烟气主要成分，则其具体组分如下表所示：
32.气体种类o2h2oco2n2摩尔浓度/％571375
33.则通过计算，1000mw大型燃煤烟厂平均每小时二氧化碳排放量为617t。利用热熔盐催化电解co2，假定全部使用本实用新型吸收二氧化碳，去除率为 80％，则每小时可除去493.6t二氧化碳，考虑生产碳粉电流效率取75％，但考虑到现实的损失电流效率取35％，则每小时可生产约47.1t碳粉，在600℃对应 3.8v槽压的条件下电解二氧化碳，平均生产每1kg碳粉能耗为95.96kwh，按工业用电1元一度电的价格，若用传统电能电解则每小时耗电成本为452万元，燃煤电厂、钢铁冶炼厂等工厂基本无力负担如此高昂的处理二氧化碳的成本。如今，本实用新型使用光能完全替代传统电能，使低成本熔融催化电解co2成为可能，厂家只需承担前期的设备购置和装配费用以及后期的保养维修费用即可。另一方面，本实用新型利用li-na-k三元碳酸盐熔盐吸收co2，可生成工业用无定形碳，按市场上1kg工业用无定形碳收购价5元来算，同样以1000mw 大型燃煤烟厂为例，满载运行(24h)一天可生产价值5652万元价值的无定形碳，商业价值巨大。
附图说明
34.图1是本实用新型实施例提供的光能连续电解含二氧化碳及二氧化硫烟气熔融盐系统示意图；
35.图2是本实用新型实施例提供的光能连续电解含二氧化碳及二氧化硫烟气熔融盐系统中熔盐连续电解装置的结构示意图；
36.图3是本发明实施例提供的壳体控温系统示意图；
37.图4是本发明实施例提供的光电模块示意图；
38.图5是本发明实施例提供的气体处理机构示意图；
39.图6是本发明实施例提供的电解熔盐循环机构示意图；
40.图7是本发明实施例提供的电解机构示意图；
41.图8是本发明实施例提供的光热模块示意图；
42.图9是本发明实施例提供的研磨机构示意图；
43.图中：1、热蓄热熔盐管道；2、冷蓄热熔盐管道；301、第一熔盐泵；302、第二熔盐泵；303、第三熔盐泵；304、第四熔盐泵；4、冷熔盐储罐；5、换热器；6、电解熔盐管道；7、热电解熔盐入口；801、第一电解熔盐储罐；802、第二电解熔盐储罐；9、冷电解熔盐出口；10、保温套；11、碳粉过滤收集装置； 12、壳体；13、烟气入口管道；14、熔盐连续电解装置；15、烟气处理装置；16、尾气处理装置；17、电动机；18、尾气出口管道；19、活塞；20、控制器； 21、曲柄轴；22、蓄电池；23、太阳能光伏板；24、热熔盐储罐；25、吸热器； 26、碟式双轴跟踪聚光器；27、蓄热熔盐；28、阴极圆盘；29、阳极圆盘；30、阳极外管；31、阴极内管；32、坩埚体；33、坩埚盖；34、阳极导线；35、阴极导线；36、十字研磨夹具；37、螺栓；38、电刷；39、摩擦连杆；40、热电偶；41、固定销；42、电解熔盐。
具体实施方式
44.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
45.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本实用新型如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
46.如图1和图2所示，本实用新型提供光能连续电解含二氧化碳及二氧化硫烟气熔融盐系统包括：光热装置、光电装置和熔盐连续电解装置三个部分。
47.熔盐连续电解装置还包括电解机构、研磨机构、电解熔盐循环机构、气体处理机构和壳体控温装置。
48.在电解机构中，熔盐连续电解装置14，通过光电装置为熔盐连续电解装置 14供电，通过热电偶40检测电解熔盐42温度输出信号给控制器20来控制蓄电池22放电，以便来控制熔盐连续电解装置14工作的负荷，蓄电池22通过阴极内管31内的阴极导线35连接电刷38给阴极圆盘28供电，蓄电池22通过阳极外管30内的阳极导线34给阳极圆盘29供电，同时连接处都有密封装置连接，这种连接方式能有效保护输电线不被熔盐破坏，同时电刷38能有效地为旋转的阴极圆盘28供电。
49.在研磨机构中，熔盐连续电解装置14通过摩擦连杆39的运动来驱动阴极圆盘28的
转动，同时利用摩擦连杆39的摩擦面将阴极圆盘28靠近连杆一侧生成的碳磨削为碳粉。熔盐连续电解装置14通过阴极内管31固定十字研磨夹具 36，并在阴极内管31与十字研磨夹具36之间用绝缘密封37填充，防止熔盐进入阴极内管31内部与电刷38接触。利用十字研磨夹具36固定，摩擦连杆39 驱动，使得阴极圆盘28在旋转中被固定的同时将阴极圆盘28靠近十字研磨夹具侧生成的碳被十字研磨夹具36研磨成碳粉，操作简便，自动化高。
50.根据本实用新型的一种优选实施方式，在电解熔盐循环机构中，热电解熔盐入口7相对于冷电解熔盐入口9在下方，由于热熔盐相对较轻，有利于热熔盐从下方扩散使得熔盐温度均匀，冷电解熔盐入口9在熔盐液面处，使得碳粉能随冷熔盐一起流出连续电解装置14，之后在电解熔盐管道6上的碳粉过滤收集装置中将碳粉与熔盐分离，冷熔盐分离出碳粉后流过换热器5重新加热为热熔盐。通过设置电解熔盐储罐使系统停止时电解熔盐能留在电解熔盐储罐中，而且设置两个点解熔盐储罐能使电解熔盐流经连续电解装置14和换热器5的速度分离开来。
51.通过设置两个电解熔盐储罐使得电解熔盐在换热器5与熔盐连续电解装置 14中管道的流速能相互独立并互相达到维持电解熔盐工作温度的最优值。
52.本实用新型对气体处理机构没有特别的限定，气体处理机构只要能对输入的烟气进行预处理并对尾气进行处理即可。优选地，如图1所示，气体处理机构包括插入熔盐中的烟气入口管道13、位于烟气入口管道13中的烟气处理处理装置15、尾气出口管道18和位于尾气出口管道18中的尾气处理装置16。通过烟气处理装置15对通入的烟气进行预处理，吸收烟气中飞灰、水等杂质，利用尾气处理装置16除去尾气中未除干净的有害气体并防止熔盐蒸汽的溢出。
53.本实用新型对壳体控温装置没有特别的限定，壳体控温装置只要能减少熔盐连续电解装置14对外界的散热即可。优选地，壳体控温装置由包被在熔盐电解装置14最外层的壳体12、装载电解熔盐的坩埚体32、位于壳体12和坩埚体 32之间的保温套10位于熔盐连续电解装置14上部的坩埚盖33。通过将热蓄热熔盐通入到保温套10，对熔盐连续电解装置14中的熔盐进一步的加热，减少其热损失。坩埚体32、坩埚盖33之间由螺栓37连接，便于维修打开关坩埚盖。坩埚体32、坩埚盖33和壳体12都由保温材料构成减少熔盐连续电解装置14对外的散热。此外坩埚盖33还连接着热电偶40、活塞19、阳极外管31等，坩埚盖33对这装置有着固定支撑的作用。
54.本实用新型对光热装置没有特别的限定，光热装置只要吸收太阳能为熔盐连续电解装置14供热，并储存一部分能量，为太阳能不足能提供能量即可。优选地，其中，碟式双轴跟踪聚光器26和吸热器25吸收太阳热将冷蓄热熔盐管道2中的蓄热熔盐27加热。使用热熔盐储罐24和冷熔盐储罐4的目的是：在白天等太阳能资源丰富的时候蓄热熔盐27在热熔盐储罐24、换热器5、冷熔盐储罐4和吸热器25中循环流动，在为熔盐连续电解装置14供热的同时储存一部分能量于热熔盐储罐24中，在晚上等太阳能资源不足时，蓄热熔盐27从热熔盐储罐24流到冷熔盐储罐4中利用储存下的太阳能为熔盐连续电解装置14 供热。
55.本实用新型实施例中对光电装置没有特别的限定，光电装置只要能吸收太阳能能并储存下来而且控制器能对整个系统进行控制即可。优选地，所述光电装置包括太阳能光伏板23、蓄电池22和控制器20。使用时，蓄电池22得到太阳能光伏板23提供的太阳能，为电解和控制器20提供能量。控制器20能根据烟气负荷的要求控制蓄电池22电解的功率和阴极
圆盘28的运动，并且能根据热电偶40测得的温度，控制电解熔盐管道6中电解熔盐42和保温套10中蓄热熔盐27的流动速率来控制熔盐连续电解装置14中的温度。
56.本实用新型实施例中的光热装置包括若干个碟式双轴跟踪聚光器26和配套的吸热器25，吸热器25与热蓄热熔盐管道1和冷蓄热熔盐管道2组成的套管支管相连，各套管支管均从套管总管上引出，套管总管中的热蓄热熔盐管道1依次连接热熔盐储罐24、第一熔盐泵301、换热器5、冷熔盐储罐4，套管总管中的冷蓄热熔盐管道2依次连接第二熔盐泵302和冷熔盐储罐4。光电装置包括太阳能光伏板23、蓄电池22和控制器20。熔盐连续电解装置14包括电解机构、研磨机构、电解熔盐循环机构、气体处理机构、壳体控温装置。电解机构包括位于坩埚体32的阴极圆盘28和阳极圆盘29，位于所述阴极圆盘28内的电刷 38，固定阴极圆盘28的十字研磨夹具36；蓄电池22引出阳极导线34和阴极导线35分别通过固定于坩埚盖33上的由阴极内管31和阳极外管30组成的套管与阳极圆盘29相连，与阴极圆盘28内的电刷38相连。研磨机构包括位于坩埚体外32的控制器20、电动机17，以及与阴极内管31相连的十字研磨夹具36；电动机17通过曲柄轴21与开在坩埚盖33的滑动通道内的活塞19相连，活塞 19与磨擦连杆39相连，摩擦连杆39通过固定销41与阴极圆盘28相连。电解熔盐循环机构包括开在壳体12与坩埚体32侧壁中部的冷电解熔盐出口9，开在壳体12与坩埚体32侧壁下部的热电解熔盐入口7，连接热电解熔盐入口7与冷电解熔盐出口9的电解熔盐管道6；电解熔盐管道6从冷电解熔盐出口9出发，依次连接碳粉过滤收集装置11、第三熔盐泵303、第一电解熔盐储罐801、换热器5、第二电解熔盐储罐802、第四熔盐泵304、热电解熔盐入口7。气体处理机构包括与气体入口相连的烟气入口管道13、与气体出口相连的尾气出口管道18、靠近气体入口的烟气处理装置15、靠近气体出口的尾气处理装置16。壳体控温装置包括保温套10、控制器20及热电偶40。
57.使用时，将烟气排入烟气入口管道13，蓄电池22供电分别在阴极圆盘28 和阳极圆盘29上生成碳产物和氧气，然后控制器20控制电动机17驱动摩擦连杆39运动使阴极圆盘28转动，利用阴极圆盘28和摩擦连杆39与十字研磨夹具36之间的相对运动，将阴极圆盘28上产生的碳产物研磨成碳粉，在熔盐经冷电解熔盐出口9流出熔盐连续电解装置14时，将浮于熔盐表面的碳粉带出电解装置，并利用在电解熔盐管道6上的碳粉过滤收集装置11将碳粉与电解熔盐 42分离。并且，光热装置负责为电解装置提供电解所需的温度，光电装置负责为电解二氧化碳及二氧化硫和控制系统提供能量。利用光热装置供热，光电装置供电，通过熔盐连续电解装置14对烟气中二氧化碳及二氧化硫进行电解，并且驱动阴极圆盘28转动将碳产物磨削为碳粉，使得该系统能够连续工作产生碳粉。该装置环保节能，自动化高，适用性强，操作简便，可以实现利用清洁的太阳能连续电解二氧化碳及二氧化硫产生碳粉。
58.本实用新型的光能连续电解含二氧化碳及二氧化硫烟气熔融盐系统的使用方法包括以下步骤：
59.(1)开启光热装置。在光源资源充足时，光热装置中的碟式双轴跟踪聚光器26自动跟踪太阳，加热吸热器25中的蓄热熔盐27，加热后的熔盐经热蓄热熔盐管道24，进入热熔盐储罐24，热熔盐储罐24的熔盐受热电偶40和控制器 20组成的壳体控温装置控制，经过第一熔盐泵301加压一部分流向保温套10，一部分流向换热器5与冷电解熔盐42换热。换热结束后，冷蓄热熔盐27流向冷蓄热熔盐储罐4，再经过第二熔盐泵302加压由冷蓄热熔盐管道2回到各吸热器25完成循环，多余的热量储存在热熔盐储罐24中。在光源资源不足时，利用原先
储存在热熔盐储罐24中的热量，热熔盐储罐24的熔盐受热电偶40和控制器20组成的壳体控温装置控制，经过第一熔盐泵301加压一部分流向保温套 10，一部分流向换热器5与冷电解熔盐42换热。换热结束后，冷蓄热熔盐27 流向冷蓄热熔盐储罐4，使得系统在太阳能缺乏时依然正常运行。
60.(2)开启光电装置。光电装置中的太阳能光伏板23吸收太阳能产生电能储存在蓄电池22中，用于控制器、电动机、熔盐泵、电解所需电能供给。
61.(3)在需要电解时，打开第一电解熔盐储罐801侧的第三熔盐泵303，将液态的冷电解熔盐压入换热器5，与热蓄热熔盐27换热后，进入第二电解熔盐储罐802，经第四熔盐泵304加压后由热电解熔盐出口7进入坩埚体32。
62.(4)向烟气入口管道13中通入烟气，经烟气处理装置15吸收掉其中的粉尘和水分，通入电解熔盐42内部。
63.(5)打开电动机17，通过带动曲柄轴21旋转，使活塞19在坩埚盖上的活动通道内上下滑动，带动磨擦连杆39一方面研磨阴极圆盘28，一方面使阴极圆盘28在十字研磨夹具36中转动，既搅拌电解熔盐42，促进反应进行，也保证十字研磨夹具36在转动中研磨掉阴极圆盘28另一侧生成的碳，促进反应连续进行。
64.(6)研磨后的碳粉漂浮在电解熔盐42表面，经电解熔盐42流出冷电解熔盐出口9后，在碳粉过滤收集装置11中除去。同时，排出的尾气由尾气出口管道18通入尾气处理装置16，经处理后排入大气。
65.(7)在需要暂停电解时，关闭热电解熔盐入口7，经第三熔盐泵303、第四熔盐泵304加压后分别将管道内的电解熔盐42储存在第一电解熔盐储罐801、第二电解熔盐储罐802中保温。待系统停止运行后，可由碳粉过滤收集装置11 得到高附加值碳。
66.在优选实施方式中，本实用新型的研磨机构，包括十字研磨夹具36和磨擦连杆39，既有效研磨了阴极圆盘28上附着生成的碳，提高了碳的去除率和收集率，又带动了阴极圆盘28旋转，从而促进了电解反应的连续高效发生；电解熔盐储罐8及熔盐泵3的设置，可以使系统随时启动，随时关闭，减小了熔盐在管路中凝结的风险，也避免了启动时需要手动加料的步骤，提高了系统运行的自动化程度。同时也保证了系统可以在夜晚连续工作。
67.二、应用实施例。为了证明本实用新型的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用实施例。
68.将本实用新型实施例提供的光能连续电解含二氧化碳及二氧化硫烟气熔融盐系统配置给某位于新疆的火力发电厂，用于处理吸收尾气中的co2，并得到高附加值的c。已知该发电厂所处位置的年辐射量约为8000mj/m2y，熔盐温度 600℃，该发电厂额定输出功率为1000mw，烟气流量3190t/h，其中co2的浓度为13％。
69.具体实施时，如图3是本发明实施例提供的壳体控温系统示意图；图4是本发明实施例提供的光电模块示意图；图5是本发明实施例提供的气体处理机构示意图；图6是本发明实施例提供的电解熔盐循环机构示意图；图7是本发明实施例提供的电解机构示意图；图8是本发明实施例提供的光热模块示意图；
70.图9是本发明实施例提供的研磨机构示意图。
71.使用时，将烟气排入烟气入口管道，蓄电池供电分别在阴极圆盘和阳极圆盘上生成碳产物和氧气，然后控制器控制电动机驱动摩擦连杆运动使阴极圆盘转动，利用阴极圆
盘和摩擦连杆与十字研磨夹具之间的相对运动，将阴极圆盘上产生的碳产物研磨成碳粉，在熔盐经冷电解熔盐出口流出熔盐连续电解装置时，将浮于熔盐表面的碳粉带出电解装置，并利用在电解熔盐管道上的碳粉过滤收集装置将碳粉与电解熔盐分离。
72.利用光热模块供热，光电装置供电，通过熔盐连续电解装置对烟气中二氧化碳及二氧化硫进行电解，并且驱动阴极圆盘转动将碳产物磨削为碳粉，并且该系统连续工作产生碳粉。该系统的co2去除率为80％，则每小时可除去493.6t 二氧化碳，考虑生产碳粉电流效率取75％，但考虑到现实的损失电流效率取35％，则每小时可生产约47.1t碳粉，考虑到综合的损失，电解每公斤碳所需要消耗的电能为95.96kwh，每度电的价格假设为1元，若没有利用太阳能对二氧化碳进行电解，则每小时电解产生碳粉可能需要消耗大约450万元。碳粉的回收价取市场价取公斤5元，则可以产生23万元的收益，由于蓄热熔盐的蓄热作用和光电模块的蓄电池储电作用，使得该系统能在全年无间断运行，则运行一年三百六十五天吸收的二氧化碳质量为432万吨，假设一亩森林每天吸收二氧化碳 67kg，则相当于种植了177亩森林吸收的二氧化碳质量，一年电解产生碳粉41 万吨碳粉，回收电解产生的碳粉营收20亿元，节约电解二氧化碳的电费为394 亿元。
73.三、实施例相关效果的证据。本实用新型实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
74.实验
75.高温熔盐催化电解co2的原理可用以下表达式说明，其中m代表熔盐某种组分的金属阳离子：
76.2m2co3＝4m+2co2(g)+o2(g)
·················
(1)
77.3m2co3＝3m2o+2co2(g)+c+o2(g)
················
(2)
78.4m2co3＝4m2o+2co2(g)+2co(g)+o2(g)
············
(3)
79.将co2通入熔盐当中，co2被熔盐中游离的o
2-和/或co
32-捕捉并且反应生成碳酸根，具体反应如下：
80.o
2-+co2(g)＝co
32
·····················
(4)
81.co
32-+co2(g)＝c2o
52-····················
(5)
82.co
32-+nco2(g)＝c
(n+1)o(2n+3)2-·················
(6)
83.在电场力的作用下，熔盐中游离的o
2-和co
32-靠近阳极并吸附在阳极上，失去电子被氧化在阳极上生成氧气，反应如下：
84.o
2-‑
2e-＝0.5o2(g)
·····················
(7)
85.c
(n+1)o(2n+3)2-‑
2e-＝(n+1)co2(g)+0.5o2(g)
···········
(8)
86.阴极附近的碳酸根离子(co
32-和c
(n+1)o(2n+3)2-)得到电子被还原生成碳和o
2-，具体反应如下：
87.co
32-+4e-＝c+3o2·························
(9)
88.c
(n+1)o(2n+3)2-+4e-＝c+nco2(g)+3o2··················
(10)
89.综上所述，整个电解过程的净反应为：
90.co2(g)＝c+o2(g)
························
(11)
91.取na2co3、k2co3、li2co3的三元混合熔盐作为试验的热电解熔盐，分别在装置中通
入co2在熔盐温度为450℃、525℃和600℃下2.8v、3.8v和4.8v槽压下恒电量500ma
·
h电解。
92.为了分析电解条件对电流效率和能耗的影响，本实用新型通过实验记录了 500mah电量下不同熔盐温度、不同槽压下的i-t曲线，在450℃、525℃和600℃下500ma h不同电压对应的i-t曲线图中，在熔盐温度450℃下不同槽压下对应的i-t曲线。当槽压为2.8v时，在前几分钟，电解电流快速上升至60ma，然后又缓慢下降，并且最终稳定在30ma。当槽压为3.8v时，槽压随着时间增加逐渐下降，并且最后稳定在60ma。随着槽压的增加，对应的电流也逐渐增加。
93.当熔盐温度为525℃时，对应的i-t曲线，2.8v时电流稳定在100ma。
94.熔盐温度为600℃时槽压为2.8v时的电流中，稳定在170ma。当槽压一定时，随着熔盐温度的上升，电解反应的电流也随之上升，阴极表面层积碳的速度变快。
95.600℃不同槽压下阴极产物冷却后的实验中。当槽压为2.8v时，碳层积得比较蓬松，并且其中包覆大量白色的盐。当槽压升高到3.8v时，碳层积得比较密实，包覆的盐也变少。当槽压升高到4.8v时，碳层积又逐渐变宽松，包覆的盐也开始变多。
96.将处理后的碳产物的质量和恒定电量理论计算得到的碳产物质量对比，可以得到不同熔盐温度和不同槽压下制备碳产物所对应的电流效率。电流效率大致符合随电解电压增大而增大的趋势，600℃4.8v时，电流效率相对3.8v时有所下降，则可能是co或者碱金属还原等副反应造成的。
97.不同温度下不同槽压制备的碳产物对应的能耗中，不同条件下制备的碳的电解能耗，能耗的计算公式为e＝u*q/m，e指能耗(单位为kw h kg-1
)，u指槽压 (单位为v)，q指电量(单位为mah),m指恒电量下制备的阴极碳产物的质量(g)。在熔盐温度为450℃槽压2.8v时能耗最低，为38.89kw h kg-1
，在熔盐温度为600℃槽压4.8v，能耗最高，为58.62kw h kg-1。整体能耗随电解电压增加而上升。综合考虑电流效率以及能耗，可选择600℃对应3.8v槽压的条件电解二氧化碳，考虑现实综合的损耗能耗取95.96kwhkg-1
。以目前工业用电每度1 元的价格计算，电解1kg碳粉的价格在50元左右。电解生产碳粉的经济性主要由生产碳的附加值和电能的来源来衡量。本实用新型综合采用光能电解二氧化碳可以将极大削减电解二氧化碳的用电成本，减少每吨二氧化碳排放约10000 元的费用，实现节能减排。
98.通过上述方案，本实用新型取得的积极效果包括：本实用新型的光热模块采用碟式太阳能聚光外加熔盐储罐的方式，相比于其他方式占地小，布置灵活；本实用新型的光热模块的熔盐管道采取热熔盐在内管，冷熔盐在外管与内管之间的套管方式，有效减少了管路的热损失，提高系统运行效率；本实用新型的光电模块利用光伏发电技术提供电解所需电能，同时光伏发电的电能还可以用于维持控制器和熔盐泵的运行，比起一般直接使用电能对co2和so2进行电解更加环保。本实用新型的熔盐连续电解装置包括电解机构、研磨机构、电解熔盐循环机构、气体处理机构、壳体控温机构。电解机构为电解过程供电，并提供附着含硫碳的阴极；研磨机构将附着于阴极上的含硫碳研磨为粉末以实现连续工作；电解熔盐循环机构为电解过程提供热熔盐收集含硫碳粉，并且使得工作结束后能储存热熔盐；气体处理装置能对输入的气体进行预处理，并处理电解结束后的尾气；壳体控温系统利用光热模块的蓄热熔盐对熔盐连续循环系统进行保温。熔盐连续电解装置集合多项功能，使得该结构能实现对对co2和so2的连续电解并收集产生的高附加值含硫碳粉，相较于一般的设备实现了全自动生产的要求。
99.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
100.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。