电场磁场协同催化装置和方法与流程

1.本发明属于电场磁场催化技术领域，具体涉及一种电场磁场协同催化装置和方法。


背景技术：

2.贵金属催化剂的成本高，而且使用寿命有效、纯化成本高、污染环境。
3.光催化二氧化碳转化有机物，效率低，且只能光接触的表面反应，反应慢。
4.电催化需要大量的电能和化石能源，增加碳排放，同时污染环境，成本居高不下。
5.电催化对电极、膜、电解质要求严格，电堆成本高，放大生产问题较多。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种电场磁场协同催化装置和方法，以解决以下几个问题：
7.(1)解决二氧化碳合成有机物的催化剂成本高，反应条件苛刻的问题；
8.(2)解决反应效率低的问题；
9.(3)解决催化剂污染环境的问题，污染产品的问题，增加纯化难度。
10.(4)解决电催化大规模生产的技术问题
11.为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下示例：
12.本发明的一个方面，提供一种电场磁场协同催化装置，所述电场磁场协同催化装置包括电场磁场单元、第一流体储存单元、第二流体入口和喷射单元，第二流体通过所述第二流体入口进入所述第一流体储存单元，所述第二流体与所述第一流体储存单元中的第一流体混合形成第三流体，所述第三流体通过所述喷射单元射入所述电场磁场单元后产生的物质包括第一物质。
13.进一步地，所述电场磁场协同催化装置还包括抽气单元，所述抽气单元被配置为将所述电场磁场协同催化装置中的氧气抽出。
14.进一步地，所述电场磁场协同催化装置还包括第一物质收集单元，所述第一物质收集单元被配置为将产生的所述第一物质收集起来。
15.进一步地，所述第三流体射入所述电场磁场单元的方向垂直于所述电场磁场单元中的电场方向；和/或，所述第三流体射入所述电场磁场单元的方向垂直于所述电场磁场单元中的磁场方向；和/或，所述电场磁场单元中的电场方向垂直于所述电场磁场单元中的磁场方向。
16.进一步地，所述电场磁场单元中的电场由1v-1500v的电压直流电源产生；和/或，所述电场磁场单元中的磁场为500-15000gs。
17.进一步地，所述电场磁场单元中的电场的两极距离为0.5-50cm。
18.进一步地，所述第三流体的流动速度为0.5-1000m/s。
19.进一步地，所述电场由直流电电源产生。
20.进一步地，所述第一流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液。
21.进一步地，所述碳酸盐溶液为碳酸钠溶液和/或碳酸钾溶液。
22.进一步地，所述碳酸氢盐溶液为碳酸氢钠溶液和/或碳酸氢钾溶液。
23.进一步地，所述第二流体为二氧化碳。
24.进一步地，所述第三流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液与二氧化碳的混合物。
25.进一步地，所述第一物质为甲酸和/或甲醇。
26.进一步地，所述第一流体为气体或液体。
27.进一步地，所述第二流体为气体或液体。
28.进一步地，所述第三流体为第一流体与第二流体的混合物。
29.本发明的一个方面，提供一种电场磁场催化反应方法，包括以下步骤：
30.s1.第一流体与第二流体混合后形成第三流体；
31.s2.所述第三流体射入电场磁场后产生第一物质。
32.进一步地，所述第三流体射入所述电场磁场的方向垂直于所述电场磁场中的电场方向；和/或，所述第三流体射入所述电场磁场的方向垂直于所述电场磁场中的磁场方向；和/或，所述电场磁场中的电场方向垂直于所述电场磁场中的磁场方向。
33.进一步地，所述电场磁场中的电场由1v-1500v的电压直流电源产生；和/或，所述电场磁场中的磁场为500-15000gs。
34.进一步地，所述电场磁场中的电场的两极距离为0.5-50cm。
35.进一步地，所述第三流体的流动速度为0.5-1000m/s。
36.进一步地，所述电场由直流电电源产生。
37.进一步地，所述第一流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液。
38.进一步地，所述碳酸盐溶液为碳酸钠溶液和/或碳酸钾溶液。
39.进一步地，所述碳酸氢盐溶液为碳酸氢钠溶液和/或碳酸氢钾溶液。
40.进一步地，所述第二流体为二氧化碳。
41.进一步地，所述第三流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液与二氧化碳的混合物。
42.进一步地，所述第一物质为甲酸和/或甲醇。
43.进一步地，所述第一流体为气体或液体。
44.进一步地，所述第二流体为气体或液体。
45.进一步地，所述第三流体为第一流体与第二流体的混合物。
46.根据上述实施例，本专利产生了如下有益效果：
47.1本专利实现了机械能通过磁流体变成了化学能的过程，实现了机械能优质高效的储能目标，生产出有价值的燃料，解决了能源生产碳排放的问题；
48.2本专利利用二氧化碳合成有机物，不需要催化剂，大大降低了成本，纯度更高；
49.3本发明不用催化剂，不污染环境，成本极低；
50.4本发明是反应效率成倍提高，工业放大生产变化不大，可以适合规模化推广及。
附图说明
51.图1是本发明一个实施例的电场磁场协同催化装置的示意图。
具体实施方式
52.在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本技术相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
53.在整个说明书中对“一个实施例(实施方式)”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
54.在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
55.图1是本发明一个实施例的电场磁场协同催化装置的示意图，电场磁场协同催化装置1包括电场磁场单元11、第一流体储存单元12、第二流体入口13和喷射单元14，第二流体通过第二流体入口13进入第一流体储存单元12，第二流体与第一流体储存单元12中的第一流体混合形成第三流体，第三流体通过喷射单元14射入电场磁场单元11后产生的物质包括第一物质。
56.在一种可能的实施方式中，参照图1，电场磁场协同催化装置1还包括抽气单元(图中未示出)，抽气单元被配置为将电场磁场协同催化装置1中的氧气抽出。
57.在一种可能的实施方式中，参照图1，电场磁场协同催化装置1还包括第一物质收集单元(图中未示出)，第一物质收集单元被配置为将产生的所述第一物质收集起来。
58.在一种可能的实施方式中，参照图1，第三流体射入电场磁场单元11的方向垂直于电场磁场单元11中的电场方向；和/或，第三流体射入电场磁场单元11的方向垂直于电场磁场单元11中的磁场方向；和/或，电场磁场单元11中的电场方向垂直于电场磁场单元11中的磁场方向。
59.在一种可能的实施方式中，参照图1，电场磁场单元11中的电场由1v-1500v的电压直流电源产生；和/或，电场磁场单元11中的磁场为500-15000gs。
60.在一种可能的实施方式中，电场磁场单元中的电场的两极距离为0.5-50cm。
61.在一种可能的实施方式中，第三流体的流动速度为0.5-1000m/s。
62.在一种可能的实施方式中，所述电场由直流电电源产生。
63.在一种可能的实施方式中，第一流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液，使溶液保持碱性条件。
64.在一种可能的实施方式中，碳酸盐溶液为碳酸钠溶液和/或碳酸钾溶液。
65.在一种可能的实施方式中，碳酸氢盐溶液为碳酸氢钠溶液和/或碳酸氢钾溶液。
66.在一种可能的实施方式中，第二流体为二氧化碳。
67.在一种可能的实施方式中，第三流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液与二氧化碳的混合物。
68.在一种可能的实施方式中，第一物质为甲酸和/或甲醇。
69.在一种可能的实施方式中，所述第一流体为气体或液体。
70.在一种可能的实施方式中，所述第二流体为气体或液体。
71.在一种可能的实施方式中，所述第三流体为第一流体与第二流体的混合物。
72.本发明提供一种电场磁场催化反应方法，包括以下步骤：
73.s1.第一流体与第二流体混合后形成第三流体；
74.s2.所述第三流体射入电场磁场后产生第一物质。
75.在一种可能的实施方式中，第三流体射入电场磁场的方向垂直于电场磁场中的电场方向；和/或，第三流体射入电场磁场的方向垂直于电场磁场中的磁场方向；和/或，电场磁场中的电场方向垂直于电场磁场中的磁场方向。
76.在一种可能的实施方式中，电场磁场中的电场由1v-1500v的电压产生；和/或，电场磁场中的磁场为500-15000gs。
77.在一种可能的实施方式中，电场磁场中的电场的两极距离为0.5-50cm。
78.在一种可能的实施方式中，第三流体的流动速度为0.5-1000m/s。
79.在一种可能的实施方式中，电场由直流电电源产生。
80.在一种可能的实施方式中，第一流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液。
81.在一种可能的实施方式中，碳酸盐溶液为碳酸钠溶液和/或碳酸钾溶液。
82.在一种可能的实施方式中，碳酸氢盐溶液为碳酸氢钠溶液和/或碳酸氢钾溶液。
83.在一种可能的实施方式中，第二流体为二氧化碳。
84.在一种可能的实施方式中，第三流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液与二氧化碳的混合物。
85.在一种可能的实施方式中，第一物质为甲酸和/或甲醇。
86.在一种可能的实施方式中，第一流体为气体或液体。
87.在一种可能的实施方式中，第二流体为气体或液体。
88.在一种可能的实施方式中，第三流体为第一流体与第二流体的混合物。
89.实施例1
90.电场磁场单元中的电场的两极距离为10cm，电场由1000v的电压直流电源产生，电场的电极板长度为20cm、电极板厚度为2cm，钕铁硼强磁贴表面磁场为2000gs，磁场方向向下。
91.第一流体为碳酸氢钾溶液，第二流体为二氧化碳，第三流体为二氧化碳与碳酸氢钾溶液的混合物，其中，第三流体的由喷枪喷射，喷枪的喷出的流体初始速度为50m/s，喷枪的功率为500w。
92.需要说明的是，碳酸氢钾溶液可以保持碱性环境同时提供碳酸氢根离子，使得转化过程中二氧化碳保持较高浓度。
93.运行1小时后，500ml 0.1mol/l的碳酸氢钾溶液中，甲酸根离子浓度为0.08mol/l。
94.二氧化碳生成甲酸过程是：co2+h2o＝hcooh+1/2o295.二氧化碳生成甲醇过程是：co2+2h2o＝ch3oh+2o296.以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种电场磁场协同催化装置，其特征在于，所述电场磁场协同催化装置包括电场磁场单元、第一流体储存单元、第二流体入口和喷射单元，第二流体通过所述第二流体入口进入所述第一流体储存单元，所述第二流体与所述第一流体储存单元中的第一流体混合形成第三流体，所述第三流体通过所述喷射单元射入所述电场磁场单元后产生的物质包括第一物质。2.根据权利要求1所述的电场磁场协同催化装置，其特征在于，所述电场磁场协同催化装置还包括抽气单元，所述抽气单元被配置为将所述电场磁场协同催化装置中的氧气抽出。3.根据权利要求1所述的电场磁场协同催化装置，其特征在于，所述电场磁场协同催化装置还包括第一物质收集单元，所述第一物质收集单元被配置为将产生的所述第一物质收集起来。4.根据权利要求1所述的电场磁场协同催化装置，其特征在于，所述第三流体和/或所述电场磁场单元满足以下条件中的一种或多种：条件一、所述第三流体射入所述电场磁场单元的方向垂直于所述电场磁场单元中的电场方向；条件二、所述第三流体射入所述电场磁场单元的方向垂直于所述电场磁场单元中的磁场方向；条件三、所述电场磁场单元中的电场方向垂直于所述电场磁场单元中的磁场方向。条件四、所述电场磁场单元中的电场由1v-1500v的电压电源产生；条件五、所述电场磁场单元中的磁场为500-15000gs；条件六、所述第三流体的流动速度为0.5-1000m/s；关系七、所述电场磁场单元中的电场的两极距离为0.5-50cm。5.根据权利要求1所述的电场磁场协同催化装置，其特征在于，所述第一流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液；和/或，所述第二流体为二氧化碳；和/或所述第三流体为第一流体与第二流体的混合物；和/或第一物质为甲酸和/或甲醇。6.根据权利要求5所述的电场磁场协同规划装置，其特征在于，所述碳酸盐溶液为碳酸钠溶液和/或碳酸钾溶液，所述碳酸氢盐溶液为碳酸氢钠溶液和/或碳酸氢钾溶液。7.一种电场磁场催化反应方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.第一流体与第二流体混合后形成第三流体；s2.所述第三流体射入电场磁场后产生第一物质。8.根据权利要求7所述的电场磁场催化反应方法，其特征在于，所述第三流体和/或所述电场磁场单元满足以下条件中的一种或多种：条件一、所述第三流体射入所述电场磁场的方向垂直于所述电场磁场中的电场方向；条件二、所述第三流体射入所述电场磁场的方向垂直于所述电场磁场中的磁场方向；条件三、所述电场磁场中的电场方向垂直于所述电场磁场中的磁场方向。条件四、所述电场磁场中的电场由1v-1500v的电压直流电源产生；条件五、所述电场磁场中的磁场为500-15000gs；
条件六、所述第三流体的流动速度为0.5-1000m/s；关系七、所述电场磁场中的电场的两极距离为0.5-50cm。9.根据权利要求7所述的电场磁场催化反应方法，其特征在于，所述第一流体为碳酸盐溶液和/或碳酸氢盐溶液；和/或，所述第二流体为二氧化碳；和/或所述第三流体为第一流体与第二流体的混合物；和/或第一物质为甲酸和/或甲醇。10.根据权利要求9所述的电场磁场催化反应方法，其特征在于，所述碳酸盐溶液为碳酸钠溶液和/或碳酸钾溶液，所述碳酸氢盐溶液为碳酸氢钠溶液和/或碳酸氢钾溶液。

技术总结
本发明公开了一种电场磁场协同催化装置，其特征在于，所述电场磁场协同催化装置包括电磁场单元、第一流体储存单元、第二流体入口和喷射单元，第二流体通过所述第二流体入口进入所述第一流体储存单元，所述第二流体与所述第一流体储存单元中的第一流体混合形成第三流体，所述第三流体通过所述喷射单元射入所述电磁场单元后产生的物质包括第一物质。实现了机械能通过磁流体变成了化学能的过程，实现了机械能优质高效的储能目标，生产出有价值的燃料，解决了能源生产碳排放的问题。解决了能源生产碳排放的问题。解决了能源生产碳排放的问题。


技术研发人员：陈文生 奚勇
受保护的技术使用者：上海必修福企业管理有限公司
技术研发日：2023.01.11
技术公布日：2023/9/23