直接空气碳捕集装置及方法

本发明涉及dac，具体涉及空气碳捕集装置及方法。

背景技术：

1、相关技术中，dac(direct air capture；直接从空气中捕集二氧化碳的技术)装置能够用于直接捕捉大气内的二氧化碳，从而降低大气内的碳含量。已有的dac装置通常需要使用吸附结构对大气中的二氧化碳进行吸附，然后对吸附结构进行加热，使二氧化碳从吸附结构上脱离，再通过专门的收集装置对二氧化碳进行收集。在上述过程中，dac装置需要使用真空泵减少吸附结构环境的空气含量和运输二氧化碳；而在吸附结构在大气中吸附二氧化碳时，真空泵处于待机状态而无法得到有效利用。

技术实现思路

1、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，本发明提出一种直接空气碳捕集装置，能够增加直接空气碳捕集过程中真空泵的利用率，同时实现二氧化碳的连续捕集。

2、本发明还提出一种使用上述直接空气碳捕集装置的直接空气碳捕集方法。

3、根据本发明的第一方面实施例的直接空气碳捕集装置，包括：

4、真空泵；

5、至少两个碳捕集单元，每一所述碳捕集单元包括吸附结构、捕集体、第一阀门、第二阀门、运输管、真空阀门和加热组件；所述捕集体具有捕集腔室、第一风口、第二风口和输气口，所述第一风口、所述第二风口和所述输气口分别与所述捕集腔室连通，所述第一阀门设置于所述第一风口，所述第二阀门设置于所述第二风口，所述真空阀门设置于所述输气口；所述吸附结构位于所述捕集腔室内；所述运输管连接于所述捕集体，所述运输管内设置有运输通道；每个所述捕集体通过所述运输管并联于同一所述真空泵；所述加热组件用于加热所述吸附结构；

6、每一所述碳捕集单元具有依次进行的吸附状态、抽真空状态和脱附再生状态；在所述吸附状态下，所述第一阀门和所述第二阀门均处于开启状态，所述真空阀门处于关闭状态；在所述抽真空状态下，所述第一阀门与所述第二阀门处于关闭状态，所述真空阀门处于开启状态；在所述脱附再生状态下，所述第一阀门和所述第二阀门保持关闭状态，所述真空阀门保持开启状态，所述加热组件处于开启状态；

7、控制系统，所述控制系统信号连接于所述真空泵与每一所述碳捕集单元并用于控制所述真空泵和每一所述碳捕集单元；所述控制系统配置为，驱使多个所述碳捕集单元依次进入所述吸附状态，并将不同的所述碳捕集单元的所述抽真空状态和所述脱附再生状态相互错开。

8、根据本发明实施例的直接空气碳捕集装置，至少具有如下有益效果：直接空气碳捕集装置能够通过控制系统使碳捕集单元依次进入吸附状态、抽真空状态和脱附再生状态。处于吸附状态的碳捕集单元能够通过吸附结构捕集从第一风口和第二风口流经捕集腔室的大气中的二氧化碳；当一个碳捕集单元从吸附状态进入抽真空状态和脱附再生状态时，真空泵在抽取该碳捕集单元内的大气后向外运输高纯度的二氧化碳，从而实现在大气中捕集二氧化碳的过程。

9、在一个碳捕集单元处于抽真空状态或脱附再生状态时，由于不同碳捕集单元的抽真空状态和脱附再生状态相互错开，其他碳捕集单元能够通过吸附结构预先捕集二氧化碳，实现直接空气碳捕集装置的连续捕集。在真空泵完成对该碳捕集单元内二氧化碳的运输后，控制系统使该碳捕集单元重新进入吸附状态，并在其他处于吸附状态的碳捕集单元中选取一个进入抽真空状态和脱附再生状态，同时使真空泵对新的进入抽真空状态和脱附再生状态的碳捕集单元进行抽真空和运输二氧化碳的工作。真空泵不需要等待原碳捕集单元捕集一定含量的二氧化碳就能够对其他已进入抽真空状态和脱附再生状态的碳捕集单元进行大气的抽取和二氧化碳的搬运，减少了自身的待机时长，增加自身利用率。＝

10、根据本发明的一些实施例，所述直接空气碳捕集装置包括至少三个所述碳捕集单元。

11、根据本发明的一些实施例，所述直接空气碳捕集装置还包括风扇和通风腔室，所述通风腔室的两端具有入风口和出风口，所述入风口和出风口沿第一方向排列，每一所述碳捕集单元均位于所述通风腔室内，所述风扇设置于所述入风口并能够形成沿所述第一方向前进的风；所述第一风口朝向所述风扇设置，所述第二风口与所述第一风口相对设置。

12、根据本发明的一些实施例，所述控制系统还包括控制模块与第一计时模块，所述第一计时模块用于记录所述碳捕集单元在所述吸附状态下的运行时间；所述控制模块配置为，接收所述第一计时模块的记录数据，在其中一个所述碳捕集单元在所述吸附状态下的运行时间达到第一预设时间时，所述控制模块驱使至少另一个所述碳捕集单元进入所述吸附状态。

13、根据本发明的一些实施例，所述控制系统还包括控制模块与第二计时模块，所述第二计时模块用于记录进入所述抽真空状态的所述碳捕集单元的运行时间；所述控制模块配置为，接收所述第二计时模块的记录数据，在其中一个进入所述抽真空状态的所述碳捕集单元的运行时间达到第二预设时间时，所述控制模块驱使至少另一个所述碳捕集单元进入所述抽真空状态。

14、根据本发明的一些实施例，所述控制系统还包括控制模块与第一检测仪，所述第一检测仪设置于所述第二风口，所述第一检测仪用于检测所述第二风口的二氧化碳浓度；所述控制模块配置为，在所述碳捕集单元处于所述吸附状态时，接收所述第一检测仪的检测数据，并在检测数据达到第一额定值时将所述碳捕集单元切换至所述抽真空状态。

15、根据本发明的一些实施例，所述控制系统还包括控制模块与第二检测仪，所述第二检测仪设置于所述输气口并用于检测所述输气口的二氧化碳浓度；所述控制模块配置为，在所述碳捕集单元处于所述脱附再生状态时，接收所述第二检测仪的检测数据，并在检测数据低于第二额定值时，将所述碳捕集单元切换至所述吸附状态。

16、根据本发明的一些实施例，所述控制模块配置为，在其中一个所述碳捕集单元切换至吸附状态，并且存在已完成吸附状态的所述碳捕集单元时，所述控制模块将完成所述吸附状态的所述碳捕集单元切换至所述抽真空状态。

17、根据本发明的一些实施例，所述捕集体由透红外光材料制成；所述加热组件包括红外加热件，所述红外加热件位于所述捕集腔室外并朝向所述捕集体。

18、根据本发明的第二方面实施例的直接空气碳捕集方法，采用上述实施例中任一项所述的直接空气碳捕集装置执行，包括如下步骤：

19、s1.控制多个所述碳捕集单元依次进入所述吸附状态，每一所述碳捕集单元循环进入所述吸附状态、所述抽真空状态与所述脱附再生状态；

20、s2.将不同的所述碳捕集单元的所述抽真空状态与所述脱附再生状态相互错开。

21、根据本发明实施例的直接空气碳捕集方法，至少具有如下有益效果：上述步骤能够使一个的碳捕集单元能够利用其他碳捕集单元进行抽真空和脱附再生的时间捕集大气中的二氧化碳，实现直接空气碳捕集装置对大气中二氧化碳的连续捕集；同时，当碳捕集单元由脱附再生状态进入吸附状态后，真空泵能够在该碳捕集单元处于吸附状态的期间对其他进入抽真空状态和脱附再生状态的碳捕集单元抽真空和提取二氧化碳，减少自身的待机时长，增加自身利用率。

22、根据本发明的一些实施例，在所述s1步骤中，控制多个所述碳捕集单元以预设的时间间隔依次进入所述吸附状态；

23、或者，在所述s1步骤中，在其中一个所述碳捕集单元进入所述抽真空状态后，控制另一个所述碳捕集单元进入所述吸附状态。

24、根据本发明的一些实施例，在所述s2步骤中，在其中一个所述碳捕集单元完成所述脱附再生状态时，控制另一个所述碳捕集单元进入所述抽真空状态。

25、根据本发明的一些实施例，在所述s2步骤中，在每个所述碳捕集单元完成所述脱附再生状态时，等待预设的时间间隔后控制另一个所述碳捕集单元进入所述抽真空状态。

26、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。