分解二氧化碳減少地球溫室氣體的方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種分解二氧化碳減少地球溫室氣體的方法及裝置，是一種能將二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的裝置，包括：雙回路燃料電池；氫氣儲(chǔ)存槽設(shè)于雙回路燃料電池的外側(cè);二氧化碳儲(chǔ)存槽設(shè)于雙回路燃料電池的外側(cè);電源供應(yīng)器設(shè)于雙回路燃料電池的外側(cè);震蕩抖落器固定于二氧化碳反應(yīng)電極上方的殼體上;電子負(fù)載器設(shè)于雙回路燃料電池的外側(cè);靜電產(chǎn)生器設(shè)于雙回路燃料電池的外側(cè);排水管設(shè)于雙回路燃料電池氫氧反應(yīng)電極的下方;碳粉末取卸口設(shè)于二氧化碳反應(yīng)區(qū)殼體下方的一側(cè)。本發(fā)明兼有燃料電池的發(fā)電功能，讓解離二氧化碳過(guò)程的能耗量降至最低，回收高純度的非晶碳分子結(jié)構(gòu)物，具備減少溫室氣體的環(huán)保實(shí)用價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】分解二氧化碳減少地球溫室氣體的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明針對(duì)地球大氣中二氧化碳持續(xù)增量的現(xiàn)況提出有效的解決對(duì)策。科學(xué)家2013年5月10日宣布，大氣中的二氧化碳含量9日沖上人類(lèi)史新高，且完全是人為使然，必須盡快開(kāi)始降低。設(shè)于夏威夷的溫室效應(yīng)氣體監(jiān)測(cè)站于2013年5月9日測(cè)得大氣中的二氧化碳含量達(dá)到400ppm。而加州圣地亞哥更測(cè)到400.08ppm。夏威夷監(jiān)測(cè)站由美國(guó)「國(guó)家海洋/大氣署」管理，該署的資深科學(xué)家坦斯說(shuō)「我們今天看到的情況100%是人類(lèi)作為使然?！谷紵剂?，抽取原油制造汽油，導(dǎo)致空氣中的人為二氧化碳巨量增加。坦斯指出，冰河紀(jì)末，二氧化碳經(jīng)過(guò)7，000年才達(dá)到80ppm。使用化石燃料的結(jié)果，僅僅55年就達(dá)到這個(gè)數(shù)字。根據(jù)研究，二氧化碳濃度上次達(dá)到400ppm的水平大約是在200萬(wàn)年前(更新世)，當(dāng)時(shí)地球氣溫較高，冰層較少，格陵蘭有森林，海平面比現(xiàn)在高約10?20公尺。也有專(zhuān)家說(shuō)，地球已經(jīng)超過(guò)大約300?500萬(wàn)年、甚至1，000萬(wàn)年未出現(xiàn)這么高的二氧化碳濃度。400ppm是人類(lèi)史新高，這一點(diǎn)毫無(wú)疑問(wèn)，因?yàn)樽钤绲摹脯F(xiàn)代人類(lèi)」大約是在20萬(wàn)年前才現(xiàn)身非洲。賓州大學(xué)氣候?qū)W家麥可曼表示，改變的速度是一個(gè)大患:二氧化碳含量，如果是在幾千年或幾百萬(wàn)年之間上升lOOppm，植物和動(dòng)物還能適應(yīng)，但他們可能無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)在這樣的增加速度。工業(yè)時(shí)代以前測(cè)得的數(shù)據(jù)大約是280ppm左右。1958年開(kāi)始監(jiān)測(cè)時(shí)，大氣二氧化碳的含量約315ppm。現(xiàn)在每年大約持續(xù)增加2ppm，速度是冰河時(shí)期的一百倍，而且可能繼續(xù)往上沖，到本世紀(jì)末可能飆到接近800ppm。科學(xué)家表示，除非趕快行動(dòng)，否則地球暖化的速度在本世紀(jì)將會(huì)超過(guò)這個(gè)星球及其生物所能承受的2°C以上。倫敦政經(jīng)學(xué)院大氣變遷/環(huán)境研究所主管華德表示「我們正在制造史前大氣的情況，人類(lèi)社會(huì)面對(duì)可能引發(fā)災(zāi)難的巨大風(fēng)險(xiǎn)。只有緊急減少溫室氣體氣排放，才能降低二氧化碳的含量，避免氣候回到史前狀況的嚴(yán)重后果?！垢鶕?jù)最新數(shù)據(jù)，2011年，全球平均每秒排放109萬(wàn)公斤二氧化碳進(jìn)入空氣，年總量是382億噸。(資料擷自2013/5/11日聯(lián)合新聞網(wǎng)/作者:彭淮棟)
[0002]本發(fā)明解離二氧化碳的方法，利用(AgM)材料的特性，吸附由二氧化碳解離而出的離子碳(C4+)，使該離子碳(C4+)成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，并讓同一時(shí)間游離而出的氧分子
(02)，滲透至氫氧反應(yīng)電極與質(zhì)子(H+)產(chǎn)生交互作用還原為水(H2O)。并在連續(xù)反應(yīng)接近飽和時(shí)，進(jìn)行第二階段的還原反應(yīng)，釋出由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳還原的非晶碳分子結(jié)構(gòu)物，然后等待重新進(jìn)行另一個(gè)循環(huán)的解離與回收程序，本發(fā)明利用(AgM)材料所具備的良好電傳導(dǎo)性、良好氧穿透性、良好的靜電吸附性及易于彎折加工的可繞折性，而(AgM)材料本身有不受紫外光頻率范圍內(nèi)的光量子激發(fā)而產(chǎn)生量子穿隧效應(yīng)的特性；使本發(fā)明能一舉破解二氧化碳"碳一氧"間化學(xué)鍵結(jié)牢不可破的迷失。利用分階段反應(yīng)的程序，進(jìn)行二氧化碳的解離與回收工程，創(chuàng)造出這個(gè)全球首創(chuàng)的二氧化碳解離與回收裝置，本發(fā)明除了能夠解離二氧化碳，使二氧化碳能被還原為碳(C)以利回收并排出水(H2O)外，兼有燃料電池的發(fā)電功能，可讓解離二氧化碳過(guò)程的能耗量降至最低，更可回收高純度的非晶碳分子結(jié)構(gòu)物，具備減少溫室氣體的環(huán)保實(shí)用價(jià)值與產(chǎn)業(yè)利用性。
[0003]本發(fā)明實(shí)施例(AgM)材料的制程之一，是在一張孔隙(孔洞)約300 μ m的高密度編織銅網(wǎng)上，以電鍍加工法，鍍上一層純銀的電鍍膜，使該純銀鍍膜完全覆蓋及填滿(mǎn)銅網(wǎng)上的每一個(gè)交織經(jīng)緯縫隙。一方面可以防止編織網(wǎng)經(jīng)緯交接處發(fā)生位移現(xiàn)象；另一方面，則讓電鍍后的鍍銀銅網(wǎng)外表，呈現(xiàn)出一種多孔性的銀箔外觀，且在微觀尺度下，表面布滿(mǎn)凹凸有致的光滑接觸面，使該(AgM)材料擁有極大的催化面積，能以靜電作用力暫時(shí)吸附解離后的離子碳(C4+)。而該電鍍后的(AgM)材料,在其凹凸光滑的結(jié)構(gòu)表面,分布有電鍍后未填滿(mǎn)的孔洞，以利游離的氧分子能藉此孔洞透過(guò)絕緣膜，滲透至氫氧反應(yīng)電極與質(zhì)子發(fā)生反應(yīng)，生成水。該(AgM)材料的孔徑約在150 μ m.?200 μ m.間，即本發(fā)明(AgM)材料的特征。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例制程之二，是將前開(kāi)(AgM)材料彎折成波浪狀，一方面可以增加材料的機(jī)械強(qiáng)度，另一方面，則可在有限的反應(yīng)空間中，置入更多(AgM)材料，可以有效增加該(AgM)材料與離子碳(C4+)發(fā)生交互作用的接觸表面積。首先，選取長(zhǎng)、寬適合本發(fā)明解離二氧化碳方法的(AgM)材料一片，將該片(AgM)材料依相等長(zhǎng)度之間距反復(fù)彎折，使彎折后的制成品呈現(xiàn)為折扇形的結(jié)構(gòu)物，便成為本發(fā)明二氧化碳反應(yīng)電極的極板，作為使二氧化碳催化、解離、吸附及電子傳導(dǎo)的四接點(diǎn)場(chǎng)域。

【背景技術(shù)】
[0005]過(guò)去雖有技術(shù)與方法可以暫時(shí)將二氧化碳吸附并局限于特定材質(zhì)中，例如氫氧化鈉(NaOH)，兩者的反應(yīng)方程式為:Na0H+C02 — NaHCO3 ;但其化學(xué)作用有局限性，當(dāng)氫氧化鈉材質(zhì)吸附二氧化碳達(dá)飽和時(shí)，所有的反應(yīng)即已無(wú)以為繼，如同當(dāng)年美國(guó)宇宙飛船阿波羅13號(hào)所曾經(jīng)面對(duì)的狀況，因此使用特定吸附材料，雖可有限度的處理二氧化碳濃度太高的緊急狀況，但對(duì)于大量溫室氣體二氧化碳減量的工程，并無(wú)實(shí)用價(jià)值；最近亦有人試圖應(yīng)用"藍(lán)綠菌"(cyanobacteria)光合作用的能力，來(lái)對(duì)付工廠所排放的高濃度二氧化碳,但藍(lán)綠菌受陽(yáng)光、溫度、及光合作用效率的限制，以及需要占用大量的土地面積，而有實(shí)施上的瓶頸，亦非溫室氣體減量工程的優(yōu)良方法。
[0006]另外，日本東洋大學(xué)于2005年提出一個(gè)二氧化碳的解離方法和碳顆粒結(jié)構(gòu)體的形成方法，即中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL200580017005.4號(hào)，僅達(dá)成實(shí)驗(yàn)室理論驗(yàn)證的階段，缺少實(shí)用價(jià)質(zhì)。前開(kāi)解離二氧化碳的技術(shù)，僅證明二氧化碳的化學(xué)鍵結(jié)，確實(shí)可以被光量子打斷而留下碳顆粒結(jié)構(gòu)體，但該專(zhuān)利潛藏有無(wú)法連續(xù)實(shí)施的技術(shù)瓶頸與瑕疵，因?yàn)樵摪l(fā)明專(zhuān)利技術(shù)，是將二氧化碳?xì)怏w局限在密度為466kg/m3、壓力在7.38MPa，以及溫度維持在304.2° K的容器中反應(yīng)。該技術(shù)若經(jīng)連續(xù)反應(yīng)，局限于該密閉容器內(nèi)的二氧化碳分子，其"碳一氧"間的化學(xué)鍵結(jié)經(jīng)光量子撞擊斷裂后，必然釋放出4個(gè)自由電子(4e_)以及2個(gè)氧分子(O2)，若無(wú)后續(xù)處理機(jī)制配合，例如本發(fā)明所獨(dú)創(chuàng)的雙回路燃料電池系統(tǒng)，利用質(zhì)子(H+)與氧分子(O2)結(jié)合成為水(H2O)的代償機(jī)制，進(jìn)而有效回收4個(gè)自由電子(4e_)的純能量，將面臨因過(guò)熱致使反應(yīng)無(wú)以為繼的窘境?；谧杂呻娮邮羌兡芰?，在能量守恒的定律下，東洋大學(xué)用來(lái)切斷"碳一氧"間電子鍵結(jié)所使用的(UV)紫外激光亦是能量源；因此，(uv)紫外激光的凈能量，加上解離每個(gè)二氧化碳會(huì)釋出4個(gè)自由電子(4e_)的純能量，無(wú)論有效或無(wú)效，兩者相加之后，均將以廢熱的型態(tài)來(lái)表現(xiàn)能量守恒，并累積于該密閉容器的有限空間中，則該密閉容器的溫度與壓力，在長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)下，均將驟升至危險(xiǎn)的程度。再者，該技術(shù)實(shí)施的過(guò)程，未持續(xù)輸入二氧化碳及排出氧氣，因此，容器內(nèi)的二氧化碳濃度勢(shì)將持續(xù)降低，而氧的濃度則相對(duì)升高，解離二氧化碳的效率則遞減，直至解離作用無(wú)效為止。本發(fā)明將解離二氧化碳過(guò)程中的4個(gè)自由電子(4e_)能量，透過(guò)獨(dú)創(chuàng)雙回路燃料電池的兩組起電極板，進(jìn)行電能的回收再利用，進(jìn)而讓由二氧化碳反應(yīng)電極解離的氧分子(O2)能與來(lái)自于氫催化電極的質(zhì)子(H+)進(jìn)行互補(bǔ)性的化學(xué)消費(fèi)，反應(yīng)生成水(H2O)不致累積，完全克服東洋大學(xué)專(zhuān)利無(wú)法連續(xù)實(shí)施的技術(shù)瓶頸。又因?yàn)楸景l(fā)明巧妙的利用獨(dú)創(chuàng)的雙回路燃料電池系統(tǒng)，將解離每個(gè)二氧化碳躍遷而出的4個(gè)自由電子(4e_)的純能量回收再利用，且進(jìn)一步應(yīng)用本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)的(AgM)材料，作為二氧化碳反應(yīng)電極的催化極板，強(qiáng)迫解離而出的離子碳(C4+)以靜電作用力，附著于(AgM)材料的表面成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，以利后續(xù)碳回收之用，一舉達(dá)成解離二氧化碳并回收非晶碳分子結(jié)構(gòu)物及電能的效果，真正達(dá)成減少全球溫室氣體二氧化碳的目的，本發(fā)明克服了日本東洋大學(xué)專(zhuān)利，為減少溫室氣體，以耗電的雷射激光解離二氧化碳，卻反而導(dǎo)致發(fā)電廠排放更多二氧化碳的矛盾現(xiàn)象。日本東洋大學(xué)的專(zhuān)利，深究之下，比較像是實(shí)驗(yàn)室為了證明二氧化碳能被解離而去解離二氧化碳的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，缺少實(shí)用價(jià)值。
[0007]續(xù)前，日本東洋大學(xué)專(zhuān)利雖證明(uv)紫外激光可以解離二氧化碳，但該(uv)紫外激光所消耗的大量電力，必將大幅增加火力發(fā)電廠的二氧化碳排放量，而(UV)紫外激光所能解離的二氧化碳數(shù)量極為有限，顯然(UV)紫外雷射激光消耗電力所增加的二氧化碳排放量，遠(yuǎn)多于該裝置所能解離或同收的二氧化碳數(shù)量。也因此，日本東洋大學(xué)的專(zhuān)利方法，并沒(méi)有具備減少溫室氣體二氧化碳的實(shí)用價(jià)值。況且日本東洋大學(xué)專(zhuān)利實(shí)施例所使用的能量光源，僅局限于倍頻的(UV)紫外激光，即波長(zhǎng)355nm(3倍頻)、波長(zhǎng)266nm(4倍頻)，或準(zhǔn)分子激光波長(zhǎng)248nm等，重點(diǎn)是，該解離二氧化碳的實(shí)施方法，沒(méi)有類(lèi)似本發(fā)明所專(zhuān)有，用來(lái)吸附離子碳(C4+)使之成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的設(shè)計(jì)，僅讓解離后的碳分子依附在特定金屬物的表面，利用被依附金屬物巨大質(zhì)量所具備的能量空間(熵)來(lái)吸納自由電子的純能量。換言之，日本東洋大學(xué)專(zhuān)利欠缺消費(fèi)自由電子純能量的設(shè)計(jì)，忽略了能量需守恒的基本物理機(jī)制。該專(zhuān)利更欠缺有效將暫時(shí)處于游離狀態(tài)的氧分子(O2)抽離的設(shè)計(jì)，抽離氧分子(O2)是確保氧不會(huì)重新與離子碳(C4+)發(fā)生鍵結(jié)的防免機(jī)制。而且該專(zhuān)利亦欠缺本發(fā)明所獨(dú)創(chuàng)的雙回路燃料電池電能回收系統(tǒng)；本發(fā)明雙回路燃料電池系統(tǒng)的功用，是用來(lái)強(qiáng)迫因失去鍵結(jié)電子，暫時(shí)處于游離狀態(tài)的氧分子(O2)，能與來(lái)自于氫觸媒催化電極所解離出來(lái)的質(zhì)子(H+)，產(chǎn)生全新的穩(wěn)固鍵結(jié)成為水(H2O)。本發(fā)明自反應(yīng)源頭，即已斷絕氧分子(O2)與離子碳(C4+)重新發(fā)生鍵結(jié)的可能性，能讓每一個(gè)二氧化碳分子所釋放的4個(gè)自由電子(4e_)，不會(huì)以無(wú)效的熱能來(lái)達(dá)成能量守恒。職是之故，日本東洋大學(xué)利用倍頻激光束的集中高能量，強(qiáng)迫一小部分還原的碳顆粒，依附在有限種類(lèi)的金屬板的表面，僅只驗(yàn)證了二氧化碳確實(shí)屬于可解離的物質(zhì)而已，完全沒(méi)有產(chǎn)業(yè)的利用價(jià)值。無(wú)法類(lèi)似本發(fā)明，利用可以涵蓋整個(gè)反應(yīng)空間的漫(散)射型(UV)紫外光源，最大量化的激發(fā)整個(gè)反應(yīng)空間的二氧化碳的電子鍵結(jié)，使鍵結(jié)電子因激發(fā)、穿隧而達(dá)成解離碳及氧鍵結(jié)的目的。也因此，本發(fā)明不受倍頻光波波長(zhǎng)的限制，可自由運(yùn)用(UV)紫外光頻譜的全頻域，極大化光量子的來(lái)源，也極大化光粒子與二氧化碳分子交互作用的機(jī)率，例如電弧放電所產(chǎn)生的高能光粒子，或鎢絲放電激發(fā)汞蒸氣所放射的(UV)紫外光量子，均可應(yīng)用自如，不限定必須使用僅能照射極小范圍的倍頻雷射激光光束，均能有效切斷二氧化碳"碳一氧"間的鍵結(jié)，達(dá)到解離二氧化碳的目的，能源效率極高，成本更低，實(shí)具突破性的創(chuàng)新與節(jié)能減碳的效果，確實(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越日本東洋大學(xué)純屬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)驗(yàn)證理論的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)；本發(fā)明的進(jìn)步性，確實(shí)顯而易見(jiàn)。
[0008]本發(fā)明的進(jìn)步性之一，即在于透過(guò)獨(dú)創(chuàng)的雙回路燃料電池系統(tǒng)，能有效解決能量與動(dòng)量在光粒子催化解離二氧化碳前后須守恒的廢熱困擾，兼能回收電能；相較于日本東洋大學(xué)在解離"碳--氧"鍵結(jié)時(shí)，對(duì)于能量守恒所產(chǎn)生的廢熱毫無(wú)解決對(duì)策，相較之下，當(dāng)然具有極大的進(jìn)步性。再者，光量子不僅有能量，而且有動(dòng)量；其動(dòng)量的方向即是電磁波的前進(jìn)方向，而動(dòng)量，等于普郎克常數(shù)除以電磁波的波長(zhǎng)。本發(fā)明即利用能量守恒原理，讓二氧化碳受到光量子撞擊所釋出的4個(gè)自由電子(4e_)，透過(guò)雙回路燃料電池的回路之一，將電能回收利用，避免躍遷釋出的4個(gè)自由電子(4e_)成為無(wú)效的熱能，讓解離二氧化碳的反應(yīng)程序得以連續(xù)實(shí)施，不致因過(guò)熱而中斷。
[0009]本發(fā)明的進(jìn)步性之二，在于首創(chuàng)將惰性氣體二氧化碳轉(zhuǎn)化成雙回路燃料電池的燃料來(lái)源之一；本發(fā)明將原本不可能成為傳統(tǒng)燃料電池起電物質(zhì)的惰性氣體二氧化碳，利用獨(dú)創(chuàng)的第二個(gè)起電互補(bǔ)回路，完成電子電洞的填補(bǔ)機(jī)制，使惰性氣體二氧化碳(CO2)搖身一變，成為燃料電池的起電物質(zhì)之一，完全顛覆傳統(tǒng)篩選燃料電池起電物質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)法則，也沖擊學(xué)術(shù)界對(duì)惰性氣體二氧化碳根深蒂固的認(rèn)知。僅瞻本發(fā)明將原本不可燃的惰性氣體二氧化碳，利用(UV)紫外光的量子效應(yīng)，打斷其碳與氧之間的強(qiáng)固鍵結(jié)，再應(yīng)用電子代償機(jī)制，成功將由二氧化碳(CO2)解離而出的氧分子(O2)，轉(zhuǎn)移成氫與氧的代償性鍵結(jié)，使之成為水(H2O),亦即使原本不可燃性的惰性氣體二氧化碳，因?yàn)殡娮榆S遷釋出氧的機(jī)制，變身為燃料電池的起電燃料，這絕對(duì)是自既有理論中作出的創(chuàng)新與突破，已然直接挑戰(zhàn)熟悉燃料電池【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者的想象極限；因此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理以及技術(shù)架構(gòu)，確實(shí)已經(jīng)大幅超越日本東洋大學(xué)先前CN1956917A及JP6-68854A的【技術(shù)領(lǐng)域】。況且，已知文獻(xiàn)，查無(wú)將不可燃的惰性氣體二氧化碳引為燃料電池起電物質(zhì)的前例，亦未見(jiàn)有將二氧化碳當(dāng)作可燃物質(zhì)加以應(yīng)用的突破性創(chuàng)新構(gòu)思，頂多是將惰性氣體二氧化碳用于「止燃」的滅火器用途而已；僅此一端，已然違逆?zhèn)鹘y(tǒng)物理及化學(xué)界對(duì)于二氧化碳的認(rèn)知與想象，自不應(yīng)歸類(lèi)于燃料電池現(xiàn)有技術(shù)的范疇；由上述說(shuō)明，有效證明本發(fā)明的進(jìn)步性與創(chuàng)新性非常明確。
[0010]本發(fā)明既可有效應(yīng)用(UV)紫外光頻譜的全域，例如電弧放電所產(chǎn)生涵蓋整個(gè)紫外光頻譜的高能光粒子，也可以利用傳統(tǒng)鎢絲放電激發(fā)汞蒸氣震蕩的紫外燈，不限定使用倍頻的雷射光，因此能量光源的取得、操作以及維護(hù)成本均極為可靠與低廉。基于電弧放電的炙熱光源，其輸出頻率及光粒子密度均高，可用于回收大系統(tǒng)所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，例如火力發(fā)電廠、煉鋼廠、水泥廠、石化煉制廠、垃圾焚化廠等處所，可以有效回收經(jīng)靜電除塵、水洗的高濃度二氧化碳，使原本需要支付二氧化碳排放稅的產(chǎn)業(yè)節(jié)省稅負(fù)支出。而傳統(tǒng)鎢絲放電激發(fā)汞蒸氣震蕩的紫外燈，則適用于近接反應(yīng)的小系統(tǒng)中，例如潛水艇、太空站、宇宙飛船等處所，可解決特殊環(huán)境內(nèi)二氧化碳累積或中毒的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明對(duì)(UV)紫外光的應(yīng)用，無(wú)須考慮聚光與否，只要是頻率分布在10nm?400nm范圍內(nèi)的(uv)紫外光，都可以隨機(jī)激發(fā)反應(yīng)室空間中二氧化碳"碳一氧"間的電子鍵結(jié)，達(dá)到暫時(shí)使二氧化碳分子中碳與氧鍵結(jié)解離的效果，以利游離而出的氧分子(O2)，能順利滲透至氫氧反應(yīng)電極與質(zhì)子(H+)反應(yīng)合成水(H2O),并使離子碳(C4+)處于孤立狀態(tài)，而離子碳(C4+)則因失去4個(gè)自由電子(4e_)被迫以靜電作用力依附在(AgM)材料的表面成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，最后得以被回收而達(dá)成減少地球溫室氣體的主要目的。本發(fā)明除了有以上多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值外，更重要的任務(wù)，在于宣告人類(lèi)終于可以開(kāi)始處理百年來(lái)不斷制造與累積濃度高達(dá)400ppm的溫室氣體，使大氣中二氧化碳濃度增加的速度趨緩，甚至開(kāi)始減量；改善近代全世界都面臨的氣候變遷與極端天候的挑戰(zhàn)及困境，本發(fā)明是除了植物光合作用的天然機(jī)制以外，最能直接使全球二氧化碳減量的方法。本發(fā)明可直接應(yīng)用在例如火力發(fā)電廠、煉鋼廠、水泥廠、石化煉制廠、垃圾焚化廠等處所，也能裝置在潛水艇、太空站、宇宙飛船等等的交通工具上，而上天(太空)、下海(深海)，將是人類(lèi)未來(lái)極為重要的探索疆域。本發(fā)明將提供人類(lèi)未來(lái)上天、下海探索過(guò)程中，一個(gè)維系生命安全的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種分解二氧化碳減少地球溫室氣體的方法及裝置，本發(fā)明除了能夠解離二氧化碳，使二氧化碳能被還原為碳(C)加以回收并排出水(H2O)外，兼有燃料電池的發(fā)電功能，可讓解離二氧化碳過(guò)程的能耗量降至最低，更可回收高純度的非晶碳分子結(jié)構(gòu)物，具備減少溫室氣體的環(huán)保實(shí)用價(jià)值與產(chǎn)業(yè)利用性。
[0012]本發(fā)明解離二氧化碳所采用的技術(shù)方法是:
[0013]一種能將二氧化碳解離成離子碳及氧分子；以及能由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的裝置，包括:
[0014]一雙回路燃料電池，該內(nèi)部包含:一氫觸媒催化電極、一氫極絕緣滲透膜、一氫氧反應(yīng)電極、一二氧化碳極絕緣滲透膜、一二氧化碳反應(yīng)電極、一 (uv)紫外燈、一震蕩抖落器及一碳粉末取卸口；
[0015]一氫氣儲(chǔ)存槽，設(shè)于該雙回路燃料電池的外側(cè)，其兩者之間，用一氫氣連接管及一氫氣控制閥做一連接；
[0016]一二氧化碳儲(chǔ)存槽，設(shè)于該雙回路燃料電池的外側(cè)，其兩者之間，用一二氧化碳連接管及一二氧化碳控制閥做一連接；
[0017]一電源供應(yīng)器，設(shè)于該雙回路燃料電池的外側(cè)，與該(uv)紫外燈透過(guò)雙向電源開(kāi)關(guān)的a接點(diǎn)做一連接；
[0018]—震蕩抖落器，固定于該二氧化碳反應(yīng)電極上方的殼體上，透過(guò)雙向電源開(kāi)關(guān)的b接點(diǎn)與電源供應(yīng)器做一連接；
[0019]一電子負(fù)載器，設(shè)于雙回路燃料電池的外側(cè)，一端借由該二氧化碳極輸出電路及二極管與雙回路燃料電池的二氧化碳反應(yīng)電極做一連接；另一端借由該氫極輸出電路及二極管與雙回路燃料電池的氫觸媒催化電極做一連接；該電子負(fù)載器設(shè)有一共同回路與雙回路燃料電池的氫氧反應(yīng)電極做一連接；
[0020]一靜電產(chǎn)生器，設(shè)于該雙回路燃料電池的外側(cè)，一端連接靜電放電回路，與靜電放電梳相連接，另一端連接靜電充電回路，與雙回路燃料電池的二氧化碳反應(yīng)電極相連接；
[0021]一排水管，設(shè)于雙回路燃料電池氫氧反應(yīng)電極的下方，該排水管上設(shè)有一排水閥；
[0022]一碳粉末取卸口，設(shè)于二氧化碳反應(yīng)區(qū)殼體下方的一側(cè)，除取卸碳粉末時(shí)開(kāi)啟，通常為閉鎖狀態(tài)。
[0023]本發(fā)明的實(shí)施方法，可根據(jù)下列符號(hào)來(lái)精確描述，亦即方程式:
[0024](uv) +CO2+ (AgM) +2H2 — 2H20+(4e Δ ) +〔 C4+(Aglt)〕+ [4e I ] — C+ (AgM)。
[0025]上列方程式的最左邊，即第一階段的化學(xué)反應(yīng)重點(diǎn)，在于以(uv)紫外燈的光量子催化解離二氧化碳(CO2)分子。
[0026]而方程式的中段，即第二階段的化學(xué)反應(yīng)重點(diǎn)，則在于使氧(O2)分子與質(zhì)子(H+)發(fā)生代償性鍵結(jié)生成水(H2O),強(qiáng)迫碳(C)與氧分子(O2)分離，讓該失掉氧(O2)的二氧化碳變成離子碳(C4+)，暫時(shí)以靜電作用與(AgM)材質(zhì)結(jié)合成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳。
[0027]最后，由外部電子產(chǎn)生器匯入[4e_丨]的能量給予〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，使離子碳(C4+)的軌道電子回復(fù)平衡狀態(tài)，還原成方程式最右邊的碳(C)分子與(AgM)材質(zhì)。
[0028]本發(fā)明所建構(gòu)的方程式滿(mǎn)足所有已知的物理法則，讓二氧化碳(CO2)可以被分解，附帶可回收非晶碳分子結(jié)構(gòu)物與電能。即方程式:
[0029](uv) +CO2+ (AgM) +2H2 — 2H20+(4e Δ ) +〔 C4+(Aglt)〕+ [4e I ] — C+ (AgM)。
[0030](一 )、上列方程式所使用的符號(hào)，定義如后:
[0031]1.(uv)=紫外光。
[0032]2.CO2= 二氧化碳。
[0033]3.H2=氫分子。
[0034]4.02=氧分子。
[0035]5.C =碳分子。
[0036]6.H2O=水分子。
[0037]7.4e_ t =電子(匯出)。
[0038]8.4丨I =電子(匯入)。
[0039]9.[4e_ I ]=電子(由靜電產(chǎn)生器匯入)。
[0040]10.(4e_A)=熵(電能一熱能)。
[0041]11.H+=氫離子(質(zhì)子)。
[0042]12.C4+ =離子碳(碳還原的前驅(qū)物)。
[0043]13.〔 C4+(AgM)〕=離子碳的暫存態(tài)。
[0044]14.(AgM)簡(jiǎn)介:
[0045]—種當(dāng)(uv)紫外光高頻光量子激發(fā)二氧化碳鍵結(jié)電子瞬間，能提供二氧化碳光化學(xué)反應(yīng)以及催化、解離的場(chǎng)域。其作用，在于將受激發(fā)躍遷而出的4個(gè)自由電子(4e_)的純能量，導(dǎo)引至外部的電子負(fù)載器進(jìn)行消費(fèi)，使二氧化碳因外圍軌道電子的流失而暫時(shí)解離成離子碳(C4+)及氧分子(O2)。是二氧化碳催化、解離、暫存及還原的四功能接口(界面)。
[0046](二)、分解反應(yīng)方程式:
[0047](H2Pole) 2H2 — 4H.+4e- ?
[0048](C02pole) (uv) +CO2+ (AgM) — (C4+ (AgM) ) +02+4e 個(gè)
[0049](H2O pole) 02+4H++8e I — 2H20+4e I + (4e Δ)
[0050]【附注】:
[0051](H2O pole)的8e_ I是氫極匯出4e_ f及二氧化碳極匯出4e_ ?的相加；而加總后的8e_丨電子于后續(xù)反應(yīng)中，有4e_丨可以在氫一氧合成水的過(guò)程中達(dá)成能量守恒，另外的4e_丨則無(wú)法化學(xué)平衡，最終是以熵(4e_A)的形態(tài)消費(fèi)而達(dá)成能量守恒。
[0052](三)、還原方程式:
[0053](CO2Pole) 〔 C4+(AgM)〕+ [4e_ I ] — C+(AgM)
[0054](四)、完整的反應(yīng)方程式:
[0055](uv) +CO2+ (AgM) +2? — 2H20+ (4(Δ)+〔C4+ (AgM)〕+ [4( I ] — C+ (AgM)
[0056]本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)的二氧化碳解離回收方法，是人類(lèi)首次以工業(yè)制程的概念，達(dá)到解離二氧化碳強(qiáng)固電子鍵結(jié)，使二氧化碳減量并回收碳的方法，可以全天候進(jìn)行，比植物光合作用消費(fèi)二氧化碳的機(jī)制，多出一倍以上的時(shí)間效率；沒(méi)有污染，也沒(méi)有規(guī)模上的限制，更沒(méi)有地區(qū)性的差別，例如可以建造在沙漠、海上、南北極地或地底洞穴內(nèi)，均無(wú)所限制，不像植物行光合作用，必須考慮太陽(yáng)光照多寡、溫度高低、云層厚薄以及有無(wú)霾害等。
[0057]長(zhǎng)久以來(lái)本發(fā)明團(tuán)隊(duì)就一直在尋找一種能將二氧化碳(CO2)解離成碳(C)以及氧(O2)的方法，但一直苦于沒(méi)有適當(dāng)?shù)墓ぞ吲c方法，而且也不免陷入專(zhuān)業(yè)的盲點(diǎn)，固執(zhí)的輕信二氧化碳分子"碳--氧"間的電子鍵結(jié)非常強(qiáng)固，是已知最牢不可破的化學(xué)結(jié)構(gòu)之一。及至日前頓悟植物億萬(wàn)年前，早就已經(jīng)演化出能有效解離二氧化碳的光合作用固碳機(jī)制，亦即反應(yīng)式6C02+6H20 — C6H1206+602丨；能有效解離二氧化碳，使二氧化碳成為植物自身有用的碳水化合物(C6H12O6),以及對(duì)植物而言屬無(wú)用的氧(O2)分子排出；這才讓我們跳脫專(zhuān)業(yè)的迷障，體認(rèn)到二氧化碳分子"碳一氧"間的電子化學(xué)鍵結(jié)，并非如想象中的牢不可破，所謂牢不可破的現(xiàn)象，只是人類(lèi)尚未找到有效的解離二氧化碳及固碳的方法而已，因此我們重新燃起希望，認(rèn)真投入精神與努力，尋找可以將二氧化碳解離成碳(C)及氧(O2)的方法，終于得到一個(gè)重要的推論，亦即人類(lèi)若要解離二氧化碳，目前無(wú)法像植物一樣，僅利用光合作用的低頻可見(jiàn)光即能成功解離二氧化碳，因?yàn)槲覀兦啡敝参镄泄夂献饔玫慕退谹TP。不過(guò)我們依然可以參考植物光合作用的光電原理來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，亦即利用高頻(uv)紫外光的量子效應(yīng)，隨機(jī)撞擊二氧化碳的鍵結(jié)電子，使二氧化碳的鍵結(jié)電子，因受高頻光量子的激發(fā)而促使鍵結(jié)電子發(fā)生量子穿隧效應(yīng)，使4個(gè)自由電子(4e_)逃離鍵結(jié)的束縛力，進(jìn)入外部的導(dǎo)電回路進(jìn)行消費(fèi)，即可讓二氧化碳暫時(shí)解離成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳以及氧分子(O2);續(xù)前所述，因?yàn)榻邮?uv)紫外光激發(fā)而暫時(shí)脫離二氧化碳鍵結(jié)軌道的穿隧電子，一旦外加的能量消失，便會(huì)立刻回到原先的軌道(能階)繞行，致使暫時(shí)處于解離狀態(tài)的離子碳(C4+)以及氧分子(O2)非常不穩(wěn)定，隨時(shí)可能重新發(fā)生鍵結(jié)，回復(fù)為二氧化碳(CO2)的穩(wěn)固狀態(tài)；因此維持離子碳(C4+)的穩(wěn)定非常重要_，其關(guān)鍵，就在于找到一種可及時(shí)將氧分子
(O2)抽離，并使離子碳(C4+)與氧分子(O2)無(wú)法重新鍵結(jié)的方法，即本發(fā)明解離二氧化碳(CO2)的技術(shù)重點(diǎn)，即獨(dú)創(chuàng)的雙回路燃料電池。
[0058]本發(fā)明實(shí)施例用以切斷二氧化碳"碳一氧"間鍵結(jié)電子的原理，是利用頻率介于10nm?400nm范圍內(nèi)的(uv)紫外光。亦即是應(yīng)用物理學(xué)界所熟知的量子激發(fā)穿隧效應(yīng)，是一種利用高頻光粒子，隨機(jī)撞擊二氧化碳鍵結(jié)電子的光電效應(yīng)，使二氧化碳分子"碳一氧"間的電子鍵結(jié)束縛力暫時(shí)崩解，讓氧分子(O2)有機(jī)會(huì)從二氧化碳分子鍵結(jié)的束縛力中脫離，并與來(lái)自于氫催化電極所催化生成的質(zhì)子，即氫離子(H+)結(jié)合，反應(yīng)生成水(H2O),強(qiáng)迫解離而出的離子碳(C4+)因?yàn)殪o電作用力而吸附在(AgM)材料的表面，成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，有效達(dá)成本發(fā)明解離二氧化碳與回收碳的功能。眾所皆知；光，是由點(diǎn)狀且數(shù)量有限的能量粒子所組成，又稱(chēng)為光粒子或光量子，而且每個(gè)光量子所具有的能量，等于光束的頻率乘上普郎克常數(shù)。當(dāng)光量子隨機(jī)碰撞具有質(zhì)量的原子之際，會(huì)將能量傳遞給環(huán)繞于原子核周邊的電子，或傳遞給捆綁化合物的鍵結(jié)電子，使被撞電子因獲得額外能量轉(zhuǎn)為激態(tài)，進(jìn)而得以脫離原本運(yùn)行的軌道，躍遷成為自由電子并逃離軌道束縛，光量子撞擊二氧化碳使"碳一氧"間鍵結(jié)電子躍遷即屬之。一般的情況是一個(gè)光量子把全部的能量轉(zhuǎn)移給被隨機(jī)碰撞的電子，當(dāng)然也不排除被碰撞的電子只吸收了部分光量子的能量；因此光頻率若不夠高，無(wú)論光強(qiáng)度多少，都無(wú)法讓被撞電子脫離原運(yùn)行軌道并躍遷成為自由電子。如果進(jìn)一步考慮所有光量子的頻率范圍，由于光量子是「全同粒子」；因此一群光量子在空間中所遵循的是「玻色-愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)」，并非古典氣體分子所遵循的「波茲曼統(tǒng)計(jì)」。若要光量子與二氧化碳碰撞的機(jī)率最大化，除了考慮光量子的頻率外，當(dāng)然也與發(fā)生交互作用的二氧化碳的密度呈正相關(guān)，密度越高碰撞機(jī)率越大。再者，二氧化碳?xì)怏w在密閉空間中運(yùn)動(dòng)所遵循的是「博伊爾定律」，考慮個(gè)別或一群二氧化碳分子在密閉容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并無(wú)特定的位置或向量，溫度越高速度越快。但相較于每秒近30萬(wàn)公里的光速，二氧化碳分子的動(dòng)量及方向，實(shí)與靜止?fàn)顟B(tài)差異不大，因此光量子與二氧化碳分子發(fā)生交互作用的瞬間，一般可以忽略二氧化碳的位置、向量與速度，僅需考慮光量子的頻率與密度即可。因此本發(fā)明施加于二氧化碳光量子的頻率，可以是(uv)紫外光頻譜的全部,亦即頻率范圍由10nm至400nm之間的紫外光，均可激發(fā)"碳一氧"間鍵結(jié)電子的躍遷，其差別僅交互作用的機(jī)率大小而已，其間，頻率越高機(jī)率越小，但激發(fā)鍵結(jié)電子躍遷的能量則越強(qiáng)。尤應(yīng)強(qiáng)調(diào)，具備同調(diào)性的雷射光源，相較于一般非同調(diào)性的漫(散)射型光源，在頻率相同的條件下，其光量子與二氧化碳分子交互作用的機(jī)率大致相等，但激光束所能作用的范圍僅及于一小范圍，無(wú)法與漫射型光源相比較，漫射型光源可以涵蓋交互作用的整個(gè)空間。又基于撞擊一個(gè)二氧化碳分子鍵結(jié)僅需一個(gè)光量子，且為唯一光量子；因此，激光束的一群同調(diào)性光粒子，必然僅有一個(gè)光粒子與二氧化碳分子發(fā)生交互作用，其余全屬無(wú)效的光粒子；再者，雷射光既為指向性的光束，反限縮光量子在空間中與二氧化碳分子隨機(jī)交互作用的范圍與機(jī)率。也因此，本發(fā)明利用了(uv)紫外光頻譜的全局，不限定須為倍頻的激光束，其原因非常直接與明確，蓋因反應(yīng)空間若相同，比較雷射激光與一般(uv)紫外光的能源效率，基于激光束照射所及的范圍極為有限，無(wú)法與涵蓋全空間的漫射型光源相比，漫射型光源可同時(shí)涵蓋整個(gè)反應(yīng)空間，增加發(fā)生交互作用的機(jī)率，使反應(yīng)空間內(nèi)的二氧化碳鍵結(jié)電子，能隨時(shí)處于激態(tài)或準(zhǔn)激態(tài)當(dāng)中，方便一旦與本發(fā)明(AgM)材料接觸瞬間，該(AgM)材料即可立刻吸附離子碳(C4+)并將4個(gè)自由電子(4e_)的能量導(dǎo)引釋出，傳遞至電子負(fù)載器進(jìn)行消費(fèi)，使離子碳(C4+)因失去4個(gè)自由電子(4e_)而堆積于(AgM)材料的表面成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，并釋放氧分子(O2)?；谝陨线\(yùn)作原理，得知激光束反將限縮光量子在相同空間中隨機(jī)撞擊二氧化碳的范圍與機(jī)率。因此本實(shí)施例采用(uv)紫外光的全頻譜，讓光量子與二氧化碳分子交互作用的機(jī)率最大化，因此本發(fā)明應(yīng)用(uv)紫外光全頻譜的光量子效率，確實(shí)優(yōu)于日本東洋大學(xué)使用倍頻激光束的效率。尤應(yīng)強(qiáng)調(diào)，激發(fā)二氧化碳分子"碳一氧"間鍵結(jié)電子使發(fā)生躍遷、穿隧效應(yīng)的機(jī)制，其所需考慮的是光的頻率，絕非是光的強(qiáng)度或同調(diào)性。因此，解離二氧化碳的機(jī)制，與光的頻率正相關(guān)，而與光的同調(diào)性或強(qiáng)度無(wú)關(guān)，也因此，解離二氧化碳使用雷射型光源，是一種能源的浪費(fèi)。
[0059]本發(fā)明當(dāng)然無(wú)法類(lèi)似植物利用低頻可見(jiàn)光解離二氧化碳，但我們成功利用高頻(uv)紫外光的量子效應(yīng)，隨機(jī)撞擊二氧化碳的鍵結(jié)電子，使鍵結(jié)電子因受高頻光量子激發(fā)而發(fā)生量子穿隧效應(yīng)，讓4個(gè)自由電子(4e_)逃離鍵結(jié)束縛，進(jìn)入外部導(dǎo)電回路進(jìn)行消費(fèi)，即可讓二氧化碳暫時(shí)解離成離子碳(C4+)及氧分子(O2);本發(fā)明采用兩階段的解離程序，有效解離二氧化碳強(qiáng)固的"碳一氧"電子鍵結(jié)，第一階段使CO2分解成離子碳(C4+)及氧分子(02)，第二階段使(C4+)成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，氧則與氫合成水，使碳因缺氧而孤立為離子碳(C4+)，即方程式:
[0060](uv) +CO2+ (AgM) +2? — 2H20+ (4e_Δ)+〔C4+ (AgM)〕+ [4e_ I ] — C+ (AgM)。
[0061]本發(fā)明實(shí)施例雙回路燃料電池的二氧化碳催化電極的反應(yīng)方程式為(uv)+CO2+(AgM) —〔C4+(AgM)〕+02+4e_ ? ;并于二氧化碳(CO2)被激發(fā)解離后，立刻使暫時(shí)處于游離狀態(tài)的氧分子(O2)，與來(lái)自于雙回路燃料電池氫催化電極所解離出來(lái)的質(zhì)子(H+)發(fā)生鍵結(jié)，反應(yīng)成水(H2O),而躍遷出來(lái)的4個(gè)自由電子(4e_)，則由外部負(fù)載電路進(jìn)行消費(fèi)，其反應(yīng)方程式為:02+4H++8e丨一2H20+4e丨+(4e Δ );前項(xiàng)互補(bǔ)反應(yīng)生成水(H2O)的機(jī)制,迫使氧分子(O2)無(wú)法重新與離子碳(C4+)發(fā)生鍵結(jié)，因此能將離子碳(C4+)暫時(shí)吸附在(AgM)材料的表面成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，然后等待次一階段將〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳還原為碳，第二階段的反應(yīng)方程式為:
[0062](C4+ (AgM)〕+[4丨 I ] — C+(AgM)。
[0063]首先本發(fā)明利用(uv)紫外光射出的高頻粒子(光子)隨機(jī)撞擊(激發(fā))二氧化碳(CO2)分子外圍的電子，強(qiáng)迫二氧化碳電子鍵結(jié)的能階由基態(tài)躍入激態(tài)，使"碳--氧"間的電子鍵結(jié)力減弱，讓二氧化碳的4個(gè)自由電子(4e_)借此開(kāi)啟量子隧道而逸出，使該4個(gè)自由電子(4e_)脫離原本繞行的軌道而自由移動(dòng)，即所謂的量子穿隧效應(yīng)；該效應(yīng)可讓失去4個(gè)自由電子(4e0的二氧化碳鍵結(jié)束縛力暫時(shí)崩解，使游離而出的離子碳(C4+)與(AgM)材料暫時(shí)結(jié)合成〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳及游離狀態(tài)的氧分子(O2);此時(shí)經(jīng)由外部電路強(qiáng)迫消費(fèi)脫離軌道的4個(gè)自由電子(4e_)的能量，同時(shí)讓該游離中的氧分子(O2)穿過(guò)絕緣滲透膜，到達(dá)氫氧反應(yīng)電極，與4個(gè)質(zhì)子(H+)進(jìn)行代償性的新鍵結(jié)，并由外部的電子回路獲得4個(gè)自由電子(4e_)的能量反應(yīng)生成水(2H20)，即方程式:02+4H++8e_ I — 2H20+4e_ I +(4e_A)。前述氫-氧反應(yīng)生成水的過(guò)程，有4個(gè)自由電子的純能量(4e_A)無(wú)法同時(shí)間以化學(xué)反應(yīng)消費(fèi)，轉(zhuǎn)而以熵的形態(tài)，使水增加顯熱來(lái)達(dá)成能量守恒，熱能最后隨水排出。至此，基于離子碳(C4+)被局限成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，而氧分子(O2)則因與質(zhì)子(H+)進(jìn)行代償性的新鍵結(jié)，無(wú)法回頭與離子碳(C4+)發(fā)生鍵結(jié)。此時(shí)，該失去4個(gè)自由電子(4e_)的離子碳(C4+)，則暫時(shí)與無(wú)法彼此產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)的(AgM)材料，利用靜電吸附力發(fā)生交互作用，并以〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的形式存在，而能階則回復(fù)為基態(tài)。因此，我們利用氫催化電極所提供的4個(gè)質(zhì)子(H+)，結(jié)合由(uv)紫外光解離二氧化碳(CO2)所生成的氧分子(O2)，順利讓二氧化碳成為離子碳(C4+)，并使游離而出的氧分子(O2)與該4個(gè)質(zhì)子(H+)，還原反應(yīng)生成水(2H20)，各個(gè)電極之間的反應(yīng)如下列方程式所示:
[0064](H2Pole) 2 H2 — 4H.+4e 個(gè)
[0065](C02pole) (uv) +CO2+ (AgM) — (C4+ (AgM) ) +02+4e 個(gè)
[0066](H2O pole) 02+4H++8e I — 2H20+4e I + (4e Δ)
[0067]上述雙回路燃料電池的氫電極與二氧化碳電極之間的持續(xù)互補(bǔ)消費(fèi)反應(yīng)，可在設(shè)于外部的電子回路上產(chǎn)生電壓與電流，可以輕易的回收利用或支持其它用途的電力消費(fèi)，即系本發(fā)明雙回路燃料電池。當(dāng)雙回路燃料電池的電力輸出能力降低至額定80%時(shí)，即可推定二氧化碳電極的效能因即將塞滿(mǎn)〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳而降低，必須進(jìn)行次一階段的化學(xué)反應(yīng)，即〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的還原程序，亦即利用靜電產(chǎn)生器，將4個(gè)電子(4e_)的純能量歸還予〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的逆反應(yīng)程序，其逆反應(yīng)的方程式為:〔C4+(AgM)〕+ [4e_ I ] — C+(AgM)。
[0068]誠(chéng)如上述第二階段〔C4+(AgM)〕+[4e_ I ] — C+(AgM)的反應(yīng)，本發(fā)明應(yīng)用靜電產(chǎn)生器，給予被局限于〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳中的離子碳(C4+)補(bǔ)充4個(gè)電子(4e_)的純能量，使該離子碳(C4+)能利用機(jī)械震蕩脫離(AgM)材質(zhì)的靜電束縛力，還原為碳(C)。
[0069]其次，前述雙回路燃料電池的二氧化碳反應(yīng)電極，與氫催化電極之間，各自透過(guò)一層絕緣滲透膜的隔離，與具有水(H2O)還原功能的氫氧反應(yīng)電極組裝在一起，成為一雙回路燃料電池；最后在該雙回路燃料電池的外部建立兩組導(dǎo)電回路，使該氫電極與二氧化碳電極，兩者于進(jìn)行催化解離2個(gè)氫(2?)分子與一個(gè)二氧化碳(CO2)分子時(shí)，各自產(chǎn)生4個(gè)自由電子(4e_)，并在各自的導(dǎo)電回路之間發(fā)生起電作用，進(jìn)行消費(fèi)；使原本因高頻光量子作用處于激態(tài)，穿隧而出并脫離原運(yùn)行軌道的4個(gè)自由電子(4e_)產(chǎn)生電壓與電流。
[0070]由于氫催化電極解離出來(lái)的質(zhì)子(H+)，與來(lái)自于二氧化碳反應(yīng)電極解離出來(lái)的氧分子(O2)，雙雙穿透各自的絕緣滲透膜之后，彼此在氫氧反應(yīng)電極發(fā)生交互作用而啟動(dòng)相關(guān)的化學(xué)消費(fèi)與還原程序，最終以水的狀態(tài)排出，亦即:02+4H++8e_ 1- 2H20+4e_ I +(4el)。而失掉氧的二氧化碳，則因失去4個(gè)自由電子(4e0，暫時(shí)以〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的型態(tài)存在。上述二氧化碳的解離效果，與植物的光合作用有相似之處，但也有不同的點(diǎn)，兩者都是依賴(lài)光粒子的量子穿隧效應(yīng)施加作用，最終達(dá)到"碳一氧"解離的效果，兩者最終目的，都是將碳解離出來(lái)，其間的差別，在于植物應(yīng)用較低頻的可見(jiàn)光來(lái)解離水，使二氧化碳還原成碳水化合物(C6H12O6)并排出氧(O2)分子，植物無(wú)須大費(fèi)周章以氫離子(H+)與氧分子(O2)產(chǎn)生代償性鍵結(jié)，而是直接排出氧，其作用機(jī)制是用葉綠素解離水分子，即6C02+6H20 — C6H1206+602丨，使碳與水相結(jié)合而成為碳水化合物(C6H12O6)，這是植物利用脫離軌道的自由電子與酵素ATP共振，使二氧化碳與水合成碳水化合物及氧。植物利用葉片的葉綠體，使葉綠素α、葉綠素β、類(lèi)胡蘿菠素、其它小分子以及蛋白質(zhì)等所組成的光合系統(tǒng)(photosystem)同步共振,植物利用分層降低能階的方式,消耗自由電子的能量，讓水裂解成氫及副產(chǎn)物氧，其中氫則進(jìn)一步解離成為氫離子(H+)與電子(e_)，以合成具有高能量的酵素ATP以及還原劑NADPH，與二氧化碳分子產(chǎn)生共振作用，將二氧化碳分子中的碳原子合成為碳水化合物，就能使二氧化碳中的碳與氧分離，不需要額外施加純能量，就能使二氧化碳與水，反應(yīng)成碳水化合物。這是植物演化上高明而有效率的地方，本發(fā)明則應(yīng)用高頻光粒子，而且分二個(gè)階段才完成二氧化碳的解離與碳的回收工程，即方程式:
[0071 ] (uv)+CO2+(AgM)+2H2 — 2H20+(4e Δ ) +〔 C4+(Aglt)〕+ [4e I ] — C+ (AgM)。
[0072]相對(duì)于自然界運(yùn)作機(jī)制的奧妙，誠(chéng)令人嘆服；本發(fā)明當(dāng)然不是摹仿植物光合作用的機(jī)制來(lái)達(dá)成固碳的效果，本發(fā)明只是借由植物光合作用的機(jī)制，來(lái)思考打破二氧化碳(CO2)電子鍵結(jié)的方法，因此本發(fā)明是一個(gè)非生物機(jī)制的二氧化碳(CO2)解離與還原方法，操作過(guò)程中沒(méi)有污染的疑慮，反而有化學(xué)電能以及純碳分子可資回收的額外利益。本發(fā)明雖不能類(lèi)似植物一樣產(chǎn)生氧氣，但絕對(duì)是降低地球溫室氣體的最佳解決方案；其不同的點(diǎn)，在于植物是固碳而排出氧，而本發(fā)明則是固氧來(lái)釋放碳。
[0073]續(xù)前所敘，因?yàn)槎趸嫉逆I結(jié)強(qiáng)固，過(guò)去縱然有方法暫時(shí)將二氧化碳的鍵結(jié)力切斷，但瞬間即又結(jié)合，這是全世界千百萬(wàn)挑戰(zhàn)二氧化碳解離技術(shù)的專(zhuān)家所共同面對(duì)的難題；假設(shè)他們所采用的材料特性只有化學(xué)代償特性一種，其實(shí)無(wú)法達(dá)成將二氧化碳解離成為碳及氧的結(jié)果，因?yàn)楫?dāng)"碳一氧"間的鍵結(jié)力瞬間被(uv)紫外光削弱崩解之際，若無(wú)其它力量取代"碳一氧"間原先的鍵結(jié)力，例如提供質(zhì)子(H+)與氧分子(O2)產(chǎn)生新的代償性鍵結(jié)，并消費(fèi)穿隧而出的4個(gè)自由電子(4e_)，并使〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的量子狀態(tài)暫時(shí)處于基態(tài)，則氧分子(O2)將立刻與〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳中的離子碳(C4+)重新鍵結(jié)結(jié)合，還原成穩(wěn)定的二氧化碳。本發(fā)明利用(AgM)材料的靜電代償及其專(zhuān)屬特性，提供解離二氧化碳、碳還原的反應(yīng)接口(界面)，進(jìn)而達(dá)成二氧化碳解離及回收碳的工作；因此本發(fā)明所建構(gòu)的非生物性、工業(yè)量產(chǎn)式的光量子作用解離機(jī)制，勢(shì)將成為解決地球溫室氣體的具體可行方法。值得一提的是，建造這種工業(yè)量產(chǎn)規(guī)格的解離二氧化碳裝置，并無(wú)體積與容量的限制，只要是一個(gè)密閉的空間就可以進(jìn)行裝設(shè)，組裝后的成品，可以比巨蛋球場(chǎng)還大，也可以像烤面包機(jī)一般嬌小。本發(fā)明解離二氧化碳裝置的未來(lái)發(fā)展無(wú)可限量，目前已知的最佳應(yīng)用方向即有數(shù)種:
[0074]大型裝置:將按照本發(fā)明方法所組裝的巨型解離二氧化碳裝置，以數(shù)個(gè)串接的方式，裝設(shè)于火力發(fā)電廠、煉鋼廠、水泥廠、石化煉制廠或垃圾焚化廠的排煙口，處理經(jīng)過(guò)靜電除塵、水洗的高濃度二氧化碳排氣，將能有效的把二氧化碳解離回收成為碳及純水，可以做為環(huán)保減碳甚或達(dá)成零碳目標(biāo)的執(zhí)行工具之一，本發(fā)明解離二氧化碳的裝置在此處的應(yīng)用重點(diǎn)，在于把二氧化碳解離回收碳及純水，成為未來(lái)環(huán)保碳交易世代的獲利工具，讓原本屬于碳交易的買(mǎi)方，搖身一變成為賣(mài)方，可以將減碳的額度，出售給技術(shù)上無(wú)法減碳的產(chǎn)業(yè)，例如航空、運(yùn)輸、煤氣瓦斯、煉油等產(chǎn)業(yè)，除可獲取一筆額外的收益外，兼可為地球的未來(lái)盡一份心力；本發(fā)明當(dāng)然無(wú)法一舉將大氣中的二氧化碳溫室氣體，立刻減量到公元1800年的280ppm左右的水平，但只要能有效地將二氧化碳溫室氣體控制于不再增加的水平上，目前地球上早已超量的400ppm 二氧化碳溫室氣體，可留待地球上尚存的森林以及海洋珊瑚礁的自?xún)裟芰θヂ?，相信在兩個(gè)世紀(jì)之內(nèi)，地球?qū)?huì)逐漸降低大氣內(nèi)的二氧化碳含量至安全水平；重點(diǎn)是，若無(wú)本發(fā)明解離二氧化碳的方法及設(shè)備來(lái)協(xié)助，地球二氧化碳溫室氣體減量的艱巨工程與任務(wù)，勢(shì)將耗時(shí)費(fèi)日，而且將需付出數(shù)十倍或數(shù)百倍的代價(jià)。
[0075]小型裝置:將按照本發(fā)明所生產(chǎn)的小型解離二氧化碳設(shè)備安裝在載人的宇宙飛船上，利用太陽(yáng)光能所發(fā)出的電力來(lái)進(jìn)行水的電解，以制造氫氣(H2)和氧氣(02)，可成為本發(fā)明(CO2)燃料電池的燃料來(lái)源；讓本發(fā)明在宇宙飛船的艙內(nèi)不斷的過(guò)濾循環(huán)，一方面產(chǎn)生水，可以配合其它來(lái)源的水，再次利用太陽(yáng)光電效應(yīng)來(lái)電解水，制造氫氣和氧氣備用；氧氣可供航天員呼吸之用，氫氣則可供本發(fā)明解離二氧化碳設(shè)備(CO2燃料電池)氫極燃料之需，太空艙內(nèi)二氧化碳的濃度，則因本解離二氧化碳設(shè)備的持續(xù)運(yùn)作而可避免過(guò)高；本發(fā)明解離二氧化碳設(shè)備，在此處的應(yīng)用，主要是在于多少可分?jǐn)偺张搩?nèi)用電的壓力，以及控制艙內(nèi)二氧化碳的濃度，兩者同等重要；雖然平常宇宙飛船艙內(nèi)的二氧化碳濃度可能不是很高，但本裝置因?qū)俳?jīng)常性的循環(huán)操作，依然可以有效的將宇宙飛船艙內(nèi)的二氧化碳濃度控制在正常標(biāo)準(zhǔn)值之下，自然可以避免當(dāng)年登月探險(xiǎn)過(guò)程阿波羅13號(hào)太空艙內(nèi)二氧化碳吸收裝置飽和所面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)，兼有燃料電池發(fā)電的附帶利益。
[0076]中型裝置:將按照本發(fā)明所生產(chǎn)的中型解離二氧化碳設(shè)備安裝在軍用或民用的潛水艇之內(nèi)，足可確保潛水艇內(nèi)操作人員日常生活呼吸不必?fù)?dān)憂(yōu)二氧化碳濃度過(guò)高的問(wèn)題，設(shè)若潛水艇發(fā)生意外，裝有中型解離二氧化碳設(shè)備的潛水艇，將有更長(zhǎng)的等待救援時(shí)間，在那種狀況之下，本發(fā)明將是提供潛水艇成員活命希望的珍貴設(shè)備；本解離二氧化碳設(shè)備在此處的應(yīng)用，主要是在于控制二氧化碳的濃度。
[0077]前述解離二氧化碳設(shè)備所回收的碳(C)，屬納米級(jí)的純碳，既無(wú)雜質(zhì)又粒徑均質(zhì)化，其應(yīng)用范圍廣泛；可用于制造人造鉆石的原料，大幅提升人造鉆石結(jié)晶的成功率，降低制造成本，提高質(zhì)量。而回收的納米碳又可用于制造高品級(jí)的碳纖維，作為打造飛機(jī)結(jié)構(gòu)等的高級(jí)材料；更可制成納米碳管或納米碳網(wǎng)，應(yīng)用在燃料電池極板上。本裝置所回收的納米碳可有效排除碳晶圓制程所面對(duì)的良率問(wèn)題，加速下一世代碳晶圓產(chǎn)品的面世進(jìn)程，用以取代目前已接近摩爾定律極限的硅晶圓世代，讓未來(lái)采用碳制程的信息產(chǎn)品更輕巧、省電、快速且功能大幅提升。由以上實(shí)施例得知，將二氧化碳變回煤炭絕不是神話(huà)，確實(shí)有堅(jiān)強(qiáng)的理論基礎(chǔ)支撐，而且是植物億萬(wàn)年以來(lái)一直在進(jìn)行的工作。
[0078]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明除了能夠解離二氧化碳，使二氧化碳能被還原為碳(C)加以回收并排出水(H2O)外，兼有燃料電池的發(fā)電功能，可讓解離二氧化碳過(guò)程的能耗量降至最低，更可回收高純度的非晶碳分子結(jié)構(gòu)物，具備減少溫室氣體的環(huán)保實(shí)用價(jià)值與產(chǎn)業(yè)利用性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0079]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0080]圖1是雙回路燃料電池解離二氧化碳的實(shí)施示意圖。
[0081]圖2是將〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳還原為非晶碳的實(shí)施示意圖。
[0082]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0083]1.雙回路燃料電池
[0084]2.氫氣儲(chǔ)存槽
[0085]21.氫氣連接管22.氫觸媒催化電極
[0086]23.氫極絕緣滲透膜24.氫氧反應(yīng)電極
[0087]25.氫氣控制閥
[0088]3.二氧化碳儲(chǔ)存槽
[0089]31.二氧化碳連接管32.二氧化碳反應(yīng)電極
[0090]33.二氧化碳極絕緣滲透膜 34.二氧化碳控制閥
[0091]4.電源供應(yīng)器
[0092]41.雙向電源開(kāi)關(guān)42.(uv)紫外燈
[0093]43.震蕩抖落器44.碳粉末取卸口
[0094]5.電子負(fù)載器
[0095]51.二氧化碳極輸出電路 52.氫極輸出電路
[0096]53.共同回路54.二極管
[0097]6.靜電產(chǎn)生器
[0098]61.靜電放電回路62.靜電充電回路
[0099]63.放電梳
[0100]7.排水管
[0101]71.排水閥

【具體實(shí)施方式】
[0102]一種能將二氧化碳解離，使暫時(shí)成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳以及將該〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳還原成為碳的方法；其中該二氧化碳解離方法，首先將二氧化碳解離裝置的電源供應(yīng)器回路上的雙向電源開(kāi)關(guān)設(shè)成a接點(diǎn)導(dǎo)通b接點(diǎn)為不導(dǎo)通的狀態(tài)，使裝置于二氧化碳反應(yīng)電極前方的(uv)紫外燈通電，開(kāi)始發(fā)射光量子，當(dāng)二氧化碳反應(yīng)電極(AgM)材料接受到(uv)紫外燈光量子的照射后，開(kāi)啟氫氣控制閥及二氧化碳控制閥，使氫氣儲(chǔ)存槽內(nèi)的氫氣，透過(guò)氫氣連接管注入氫觸媒催化極的一側(cè)，同時(shí)讓二氧化碳儲(chǔ)存槽內(nèi)的二氧化碳，注入靠近二氧化碳催化反應(yīng)極(AgM)材料的一側(cè)；
[0103]此時(shí)(uv)紫外燈所漫射出的高頻光量子，將隨機(jī)撞擊附著于二氧化碳反應(yīng)極(AgM)材料上的二氧化碳鍵結(jié)電子，強(qiáng)迫二氧化碳鍵結(jié)電子的能階，由基態(tài)躍遷為激態(tài)，使束縛于"碳一氧"間的原子鍵結(jié)力減弱，讓二氧化碳的4個(gè)自由電子(4e_)借此開(kāi)啟量子隧道而逸出，使失去4個(gè)自由電子(4e_)的二氧化碳鍵結(jié)束縛力暫時(shí)減弱，便能成為離子碳(C4+)和游離狀態(tài)的氧分子(O2);此時(shí)借由外部電路強(qiáng)迫消費(fèi)該脫離軌道的4個(gè)自由電子(4e_)的純能量，即可使該離子碳(C4+)利用靜電作用力與(AgM)材料，結(jié)合成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，其能階則因失去4個(gè)自由電子(4e_)以及靜電的作用力而處于基態(tài)；此時(shí)游離中的氧(O2)，因與4個(gè)質(zhì)子(H+)進(jìn)行鍵結(jié)而反應(yīng)生成水(2H20)。本發(fā)明利用氫催化電極來(lái)催化兩個(gè)氫分子(2?)產(chǎn)生4個(gè)質(zhì)子(H+)，加上由二氧化碳電極解離而出的氧分子(02)，并使該氧(O2)分子能與4個(gè)質(zhì)子(H+)反應(yīng)生成水(2H20)，各極的反應(yīng)方程式如下:
[0104](H2Pole) 2 H2 — 4H.+4e 個(gè)
[0105](C02pole) (uv) +CO2+ (AgM) — (C4+ (AgM) ) +02+4e 個(gè)
[0106](H2O pole) 02+4H++8e I — 2H20+4e I + (4e Δ )
[0107]一種能將二氧化碳解離，使暫時(shí)成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳以及能將該〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳還原成為碳的方法；當(dāng)雙回路燃料電池運(yùn)作時(shí)，電池的輸出能力降低至額定的80%時(shí)，即可推定二氧化碳電極的效能因(AgM)材質(zhì)即將布滿(mǎn)離子碳(C4+)而降低，必須進(jìn)行次一階段的化學(xué)逆反應(yīng)程序，亦即將〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳還原為碳(C)的程序，利用靜電產(chǎn)生器，將4個(gè)電子(4e_)的純能量，歸還給予〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的逆反應(yīng)程序，方程式如下:〔C4+(AgM)〕+ [4e I ] — C+ (AgM)；
[0108]續(xù)前，由二氧化碳解離所產(chǎn)生的〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳還原為碳的操作方法，首先關(guān)閉氫氣控制閥及二氧化碳控制閥以及設(shè)于底部的排水閥，使雙回路燃料電池內(nèi)部回復(fù)為初始狀態(tài)；其次將電源供應(yīng)器回路上的雙向電源開(kāi)關(guān)設(shè)成b接點(diǎn)導(dǎo)通，而a接點(diǎn)不導(dǎo)通的狀態(tài)，使(uv)紫外燈因電源不導(dǎo)通而熄滅，而震蕩抖落器則啟動(dòng)；然后再啟動(dòng)靜電產(chǎn)生器，利用摩擦生電的原理產(chǎn)生正、負(fù)極性相反的靜電能量，其中帶有反電子能量的正子(4e+)，可經(jīng)由靜電放電回路的導(dǎo)通，將該4個(gè)正子(4e+)導(dǎo)引至靜電放電梳的尖端，利用尖端放電原理，將正子(4e+)釋放至大氣中；而該靜電產(chǎn)生器所相對(duì)生成的4個(gè)自由電子(4e_)，則經(jīng)由靜電充電回路的傳導(dǎo)，將能量回充至二氧化碳反應(yīng)電極上，使暫時(shí)由靜電作用力附著在(AgM)材料上的離子碳(C4+)，因?yàn)楂@得該額外的4個(gè)自由電子(4e_)的能量而還原為碳(C)原子，并聚積成分子，此時(shí)，二氧化碳催化反應(yīng)極的(AgM)材料上，已還原的碳(C)分子，SP可利用震蕩抖落器的機(jī)械力，順利將已堆積成非晶碳分子的結(jié)構(gòu)物釋出，再由碳粉末取卸口取出碳顆粒結(jié)構(gòu)物，然后進(jìn)行另一個(gè)循環(huán)的再利用。
[0109]請(qǐng)參閱圖1所示，將這些組件組合在一個(gè)密閉的反應(yīng)空間，即成為一個(gè)雙回路燃料電池I，然后在該雙回路燃料電池I的外側(cè)，裝設(shè)一氫氣儲(chǔ)存槽2、一二氧化碳儲(chǔ)存槽3、一電源供應(yīng)器4、一電子負(fù)載器5、一靜電產(chǎn)生器6及一排水管7，即構(gòu)成本發(fā)明解離二氧化碳的設(shè)備，可有效解離二氧化碳，減少地球的溫室氣體，兼可回收純碳分子結(jié)構(gòu)物，以及產(chǎn)生直流電的能量；
[0110]再請(qǐng)參考圖1，首先在雙回路燃料電池I的內(nèi)部，靠近氫氣儲(chǔ)存槽2的一側(cè)，裝置一片以碳纖維為導(dǎo)電材質(zhì)所編織而成的碳布，在碳布上壓接有氫極輸出電路52，透過(guò)二極管54與電子負(fù)載器5相接，做為燃料電池氫觸媒催化電極22的輸出相；而構(gòu)成氫觸媒催化極的碳布表面，則涂布有納米尺度的碳管，該納米碳管上濺鍍有白金鉬(Pt)或鈀(Pd)的分子顆粒，做為氫燃料接觸、質(zhì)子產(chǎn)生、電子傳導(dǎo)的三接點(diǎn)膜，亦即氫觸媒催化電極22 ；
[0111]其次在雙回路燃料電池I的內(nèi)部，靠近二氧化碳儲(chǔ)存槽3的一側(cè)，裝置一片已經(jīng)電鍍一層純銀鍍膜的高密度編織鍍銀網(wǎng)，該電鍍銀網(wǎng)的外表呈現(xiàn)多孔性，孔徑分布在150μπι?200μπι之間，即是(AgM)材料，在該鍍銀網(wǎng)的上方，壓接有二氧化碳極輸出電路51，透過(guò)二極管54與電子負(fù)載器5相接，做為燃料電池二氧化碳反應(yīng)電極32的輸出相，該(AgM)材料做為二氧化碳接觸、光觸媒催化、電子傳導(dǎo)及"碳一氧"解離的四接點(diǎn)膜，亦是離子碳(C4+)的暫時(shí)吸附處所；而本發(fā)明二氧化碳反應(yīng)電極32，在(uv)紫外燈42照射所及范圍，采褶扇型構(gòu)造，用以盡量增加二氧化碳的接觸及催化面積；
[0112]將安裝于氫氣儲(chǔ)存槽2頂端的氫氣連接管21上的氫氣控制閥25開(kāi)啟，使氫氣流入并接觸氫觸媒催化電極22，使氫氣在氫觸媒催化電極22的三接點(diǎn)上，被解離成為質(zhì)子(H+)與自由電子(e_);該自由電子(e_)則經(jīng)由氫極輸出電路52及二極管54的傳導(dǎo)，與電子負(fù)載器5相接而被消費(fèi)利用；而該氫氣于三接點(diǎn)膜解離時(shí)所產(chǎn)生的質(zhì)子(H+)，則被導(dǎo)入氫氧反應(yīng)電極24，使之與來(lái)自二氧化碳反應(yīng)電極32所解離的氧分子(O2)接觸，發(fā)生還原反應(yīng)，生成水(H2O),由設(shè)于底部的排水管7經(jīng)排水閥71排出；此時(shí)該二氧化碳反應(yīng)電極32所產(chǎn)生的4個(gè)自由電子(4e_)，是經(jīng)由二氧化碳極輸出電路51及二極管54的傳導(dǎo)，與電子負(fù)載器5相接而被消費(fèi)利用；
[0113]利用電子負(fù)載器5消費(fèi)由二氧化碳反應(yīng)電極32所產(chǎn)生的4個(gè)自由電子(4e_);消費(fèi)4個(gè)自由電子(4e0的目的，在于使二氧化碳因失去4個(gè)自由電子(4e0而進(jìn)入激態(tài)，得以削弱"碳一氧"間的鍵結(jié)作用力，否則二氧化碳即不可能被解離為離子碳(C4+)并暫時(shí)成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳以及游離的氧分子(O2)；
[0114]以上所敘述的質(zhì)子(H+)，則透過(guò)氫極絕緣滲透膜23的絕緣，與透過(guò)二氧化碳極絕緣滲透膜33而來(lái)的氧分子，在氫氧反應(yīng)電極24接觸，反應(yīng)還原為水，并由設(shè)于底部的排水管7經(jīng)排水閥71排出；該氫極絕緣滲透膜23與二氧化碳極絕緣滲透膜33的功能，是能讓質(zhì)子(H+)及氧分子(O2)自由滲透，但必須使自由電子的電性處于絕緣狀態(tài)之下，方能構(gòu)成電子一電洞對(duì)的填補(bǔ)，使雙回路燃料電池I發(fā)生起電反應(yīng)，尤其重要的是，因?yàn)槎趸挤磻?yīng)電極32所產(chǎn)生的4個(gè)自由電子(4e_)被有效消費(fèi)，使得二氧化碳強(qiáng)固的電子鍵結(jié)暫時(shí)崩解，方能達(dá)到本發(fā)明二氧化碳解離與回收的主要目的，亦即固氧以釋放碳。
[0115]本發(fā)明解離二氧化碳的操作方法；首先使電源供應(yīng)器4回路上的雙向電源開(kāi)關(guān)41設(shè)為a接點(diǎn)導(dǎo)通b接點(diǎn)不導(dǎo)通的狀態(tài)，使設(shè)于雙回路燃料電池I內(nèi)部的(uv)紫外燈42點(diǎn)亮，震蕩抖落器43則為停止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)二氧化碳反應(yīng)電極32受到由(uv)紫外燈42發(fā)射出的光量子作用時(shí)，開(kāi)啟氫氣控制閥25以及二氧化碳控制閥34,使氫氣儲(chǔ)存槽2內(nèi)的氫透過(guò)氫氣連接管21注入氫觸媒催化電極22的一側(cè)；同時(shí)讓二氧化碳儲(chǔ)存槽3內(nèi)的二氧化碳注入設(shè)有二氧化碳反應(yīng)電極32的一側(cè)；
[0116]此時(shí)(uv)紫外燈42所發(fā)出的高頻光量子，將隨機(jī)撞擊鄰接于二氧化碳反應(yīng)電極32上的二氧化碳，使二氧化碳分子鍵結(jié)間的電子，因受光量子撞擊而處于激發(fā)狀態(tài)，讓鍵結(jié)間的電子，因能階躍遷而產(chǎn)生量子穿隧效應(yīng)，遂使二氧化碳"碳一氧"間的鍵結(jié)力暫時(shí)松動(dòng)，此時(shí)游離而出的氧分子，即可輕易的與來(lái)自于氫觸媒催化電極22的質(zhì)子(H+)產(chǎn)生反應(yīng)成為水，并使二氧化碳分子中的離子碳(C4+)利用靜電作用力，暫時(shí)吸附于二氧化碳反應(yīng)電極32的(AgM)材料上，成為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳。
[0117]當(dāng)雙回路燃料電池的輸出能力降低至額定80%時(shí)，即可推定本發(fā)明二氧化碳反應(yīng)電極的(AgM)材料效能即將布滿(mǎn)〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳而降低，必須進(jìn)行次一階段的化學(xué)反應(yīng)程序，即〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的還原程序，亦即利用設(shè)于外部的靜電產(chǎn)生器6摩擦生電，將額外的4個(gè)自由電子(4e_)純能量，歸還給〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳內(nèi)的離子碳(C4+)，使該離子碳(C4+)因獲得額外的4個(gè)自由電子(4e_)的純能量，而能被還原成為碳(C)的逆反應(yīng)程序，即；〔C4+(AgM)〕+[4e_ 丨]—C+(AgM)。
[0118]本發(fā)明還原〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳為碳的操作方法；首先關(guān)閉氫氣控制閥25及二氧化碳控制閥34以及設(shè)于底部的排水閥71，使雙回路燃料電池I內(nèi)部回復(fù)初始狀態(tài)；其次將電源供應(yīng)器4回路上的雙向電源開(kāi)關(guān)41切至b接點(diǎn)，使回路a接點(diǎn)成為不導(dǎo)通的開(kāi)路狀態(tài)，讓(uv)紫外燈42因電路不導(dǎo)通而熄滅，同時(shí)b接點(diǎn)的震蕩抖落器43則因電源導(dǎo)通而啟動(dòng)；
[0119]最后，請(qǐng)參考圖2所示，使靜電產(chǎn)生器6啟動(dòng)，讓靜電產(chǎn)生器6利用摩擦生電的原理，制造正負(fù)極性相反的靜電能量，其中帶有反電子能量的正子(4e+)，可經(jīng)由靜電放電回路61的導(dǎo)通，將4個(gè)反電子(4e+)導(dǎo)引至靜電放電梳63的尖端，利用尖端放電的原理釋放至大氣中；而該靜電產(chǎn)生器6所相對(duì)生成的4個(gè)自由電子(4e_)，則經(jīng)由靜電充電回路62的傳導(dǎo)，將能量回充至二氧化碳反應(yīng)電極32的極板上，使暫時(shí)吸附于二氧化碳反應(yīng)電極32上的離子碳(C4+)，因獲得額外的4個(gè)自由電子(4e_)能量而還原為碳原子(C)并堆積成非晶碳分子結(jié)構(gòu)物，此時(shí)震蕩抖落器43的機(jī)械力，即可順利的將二氧化碳反應(yīng)電極32上的碳原子(C)或非晶碳分子結(jié)構(gòu)物釋出，再由碳粉末取卸口 44取出非晶碳分子結(jié)構(gòu)物，即可進(jìn)行另一個(gè)循環(huán)的再利用。
[0120]以上實(shí)施例僅是本發(fā)明實(shí)施方法之一，純?yōu)榉奖阏f(shuō)明而舉例，不能因本專(zhuān)利申請(qǐng)書(shū)只舉此一說(shuō)明范例，即認(rèn)定本實(shí)施例為本發(fā)明唯一的方法。其它舉凡部分應(yīng)用或模仿本發(fā)明雙回路燃料電池；或利用質(zhì)子消費(fèi)氧分子來(lái)達(dá)成使離子碳(C4+)暫時(shí)呈孤立狀態(tài)的技術(shù)；率皆屬本發(fā)明創(chuàng)作的應(yīng)用范圍。而(AgM)材料所采用的金屬，并不限定為導(dǎo)電率最佳的銀，舉凡不會(huì)與(uv)紫外光粒子發(fā)生交互作用并產(chǎn)生量子穿隧效應(yīng)的金屬皆可。本發(fā)明(AgM)材料可由其它金屬活性小的導(dǎo)電物質(zhì)組成，例如金、鉬、鈀、銅等；皆為催化解離二氧化碳的可用材料。本裝置的兩個(gè)催化電極，均可采用串聯(lián)組裝方式以提高輸出電壓，本實(shí)施例的圖示及說(shuō)明，基于解說(shuō)方便，采用基本單元表示，合先敘明。
[0121]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
[0122]綜上所述，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用實(shí)用性及成本效益上，完全符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需，且所揭示的結(jié)構(gòu)亦是具有前所未有的創(chuàng)新構(gòu)造，具有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性，符合有關(guān)發(fā)明專(zhuān)利要件的規(guī)定，故依法提起申請(qǐng)。
【權(quán)利要求】
1.一種能將二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的裝置，其特征在于，包括: 一雙回路燃料電池，該內(nèi)部包含:一氫觸媒催化電極、一氫極絕緣滲透膜、一氫氧反應(yīng)電極、一二氧化碳極絕緣滲透膜、一二氧化碳反應(yīng)電極、一(uv)紫外燈、一震蕩抖落器及一碳粉末取卸口 ； 一氫氣儲(chǔ)存槽，設(shè)于該雙回路燃料電池的外側(cè)，其兩者之間，用一氫氣連接管及一氫氣控制閥做一連接； 一二氧化碳儲(chǔ)存槽，設(shè)于該雙回路燃料電池的外側(cè)，其兩者之間，用一二氧化碳連接管及一二氧化碳控制閥做一連接； 一電源供應(yīng)器，設(shè)于該雙回路燃料電池的外側(cè)，與該(UV)紫外燈透過(guò)雙向電源開(kāi)關(guān)的a接點(diǎn)做一連接； 一震蕩抖落器，固定于該二氧化碳反應(yīng)電極上方的殼體上，透過(guò)雙向電源開(kāi)關(guān)的b接點(diǎn)與電源供應(yīng)器做一連接； 一電子負(fù)載器，設(shè)于雙回路燃料電池的外側(cè)，一端借由該二氧化碳極輸出電路及二極管與雙回路燃料電池的二氧化碳反應(yīng)電極做一連接；另一端借由該氫極輸出電路及二極管與雙回路燃料電池的氫觸媒催化電極做一連接；該電子負(fù)載器設(shè)有一共同回路與雙回路燃料電池的氫氧反應(yīng)電極做一連接； 一靜電產(chǎn)生器，設(shè)于該雙回路燃料電池的外側(cè)，一端連接靜電放電回路，與靜電放電梳相連接，另一端連接靜電充電回路，與雙回路燃料電池的二氧化碳反應(yīng)電極相連接； 一排水管，設(shè)于雙回路燃料電池氫氧反應(yīng)電極的下方，該排水管上設(shè)有一排水閥； 一碳粉末取卸口，設(shè)于二氧化碳反應(yīng)區(qū)殼體下方的一側(cè)，除取卸碳粉末時(shí)開(kāi)啟，通常為閉鎖狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的「二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的裝置」；其特征在于，所述氫觸媒催化電極的碳布表面，涂布納米規(guī)格的碳管，該納米碳管上濺鍍有白金鉬(Pt)或鈀(Pd)的分子顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的「二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的裝置」；其特征在于，所述二氧化碳反應(yīng)電極是由(AgM)材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的「二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的裝置」；其特征在于，所述電子負(fù)載器的二氧化碳極輸出電路及二極管接于雙回路燃料電池的二氧化碳反應(yīng)電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的「二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的裝置」；其特征在于，所述電子負(fù)載器的氫極輸出電路及二極管接于雙回路燃料電池的氫觸媒催化電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的「二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的裝置」；其特征在于，所述電子負(fù)載器的共同回路接于雙回路燃料電池內(nèi)的氫氧反應(yīng)電極。
7.一種能將二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的方法，其特征在于，其電源供應(yīng)器回路上雙向電源開(kāi)關(guān)的a接點(diǎn)導(dǎo)通時(shí)，使設(shè)于雙回路燃料電池內(nèi)部的(uv)紫外燈開(kāi)始點(diǎn)亮，此時(shí)開(kāi)啟氫氣控制閥及二氧化碳控制閥，使氫氣儲(chǔ)存槽內(nèi)的氫氣透過(guò)氫氣連接管注入氫觸媒催化極的一側(cè)，同時(shí)讓二氧化碳儲(chǔ)存槽內(nèi)的二氧化碳注入靠近二氧化碳反應(yīng)電極(AgM)材料的一側(cè)； 此時(shí)(UV)紫外燈所發(fā)出的高頻光粒子，將隨機(jī)撞擊附著于二氧化碳反應(yīng)電極(AgM)材料上的二氧化碳分子鍵結(jié)的電子，強(qiáng)迫二氧化碳電子鍵結(jié)的能階由基態(tài)躍遷為激發(fā)狀態(tài)，使"碳一氧"原子間的鍵結(jié)力減弱，讓二氧化碳的4個(gè)自由電子(4e_)能借此啟動(dòng)量子穿隧效應(yīng)而逸出，并讓失去4個(gè)自由電子(4e_)的二氧化碳鍵結(jié)束縛力暫時(shí)減弱，成為離子碳(C4+);進(jìn)而與(AgM)材料以靜電作用力結(jié)為〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳以及游離狀態(tài)的氧分子(O2)；此時(shí)，借由外部電路強(qiáng)迫消費(fèi)該脫離軌道的4個(gè)自由電子(4e_)的能量，即可使〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的能階因?yàn)槭?個(gè)自由電子(4e_)而處于基態(tài)；而此時(shí)，游離中的氧分子(O2)，因與4個(gè)質(zhì)子(H+)進(jìn)行代償性鍵結(jié)，即反應(yīng)生成水(2H20);本裝置利用氫觸媒催化電極提供4個(gè)質(zhì)子(H+)予二氧化碳反應(yīng)電極所解離的氧分子(O2)，使兩者反應(yīng)成為水(2H20)，各電極的反應(yīng)方程式:
(H2Pole) 2 H2 — 4H++4e 個(gè)
(C02pole) (uv) +CO2+ (AgM) — (C4+(Aglt) ) +02+4e 個(gè)
(H2O pole) 02+4H++8e I — 2H20+4e I + (4e Δ)。
8.一種能將二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的方法，其特征在于，當(dāng)雙回路燃料電池的電能輸出能力降低至額定的80%時(shí)，即可推定二氧化碳反應(yīng)電極(AgM)材料的有效反應(yīng)空間，即將被〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳布滿(mǎn)而降低效能，必須進(jìn)行次一個(gè)階段的化學(xué)逆反應(yīng)還原程序，即〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的還原程序，該程序，利用靜電產(chǎn)生器，將4個(gè)自由電子(4e_)的純能量，歸還予〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳的逆反應(yīng)程序，即反應(yīng)程式:
〔C4+(AgM)〕+[4e-丨]—C+(AgM)； 本裝置使二氧化碳解離成離子碳及氧；以及由〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳回收碳的方法，首先，關(guān)閉氫氣控制閥及二氧化碳控制閥以及設(shè)于底部的排水閥，使雙回路燃料電池內(nèi)部回復(fù)初始狀態(tài)； 最后，啟動(dòng)設(shè)于外側(cè)的靜電產(chǎn)生器，讓靜電產(chǎn)生器利用摩擦生電原理，制造正負(fù)極性相反的靜電能量，其中帶有反電子的能量，可利用靜電放電回路的導(dǎo)通，將4個(gè)反電子導(dǎo)引至靜電放電梳的尖端，利用尖端放電原理，釋放至大氣中；而該靜電產(chǎn)生器所相對(duì)生成的4個(gè)自由電子(4e_)，則經(jīng)由靜電充電回路的傳導(dǎo)，將能量補(bǔ)充至二氧化碳反應(yīng)電極(AgM)材料上，使暫時(shí)因靜電作用附著在二氧化碳反應(yīng)電極(AgM)材料上的〔C4+(AgM)〕狀態(tài)碳，則因獲得額外的4個(gè)電子(4e_)的能量還原為碳原子，此時(shí)，將電源供應(yīng)器回路的雙向開(kāi)關(guān)設(shè)在b接點(diǎn)，啟動(dòng)震蕩抖落器，開(kāi)始抖落二氧化碳反應(yīng)電極(AgM)材料上的碳分子，順利的將碳顆粒釋出，再由碳粉末取卸口取出碳顆粒；然后二氧化碳反應(yīng)電極(AgM)材料，即可進(jìn)行另一循環(huán)的再利用。
9.一種(AgM)材料，其特征在于，做為二氧化碳解離、還原為碳的催化界面，不參與光化學(xué)反應(yīng)，是二氧化碳接觸、光量子激發(fā)、電子傳導(dǎo)、氧分子穿隧以及"碳一氧"解離的接口與場(chǎng)域，具備良好的電傳導(dǎo)性、良好的氧分子穿透性、良好的靜電吸附性，以及易于彎折加工的可繞折機(jī)械性。當(dāng)(uv)紫外光的高頻光量子激發(fā)二氧化碳鍵結(jié)之際，能將躍遷的4個(gè)自由電子(4e_)能量導(dǎo)引至外部的電子負(fù)載器消費(fèi)，使二氧化碳解離成離子碳(C4+)及氧分子(O2)，該(AgM)材料是利用網(wǎng)目間距300 μ m的編織銅網(wǎng)以電鍍工法鍍上一層純銀鍍膜，使銀鍍膜完全覆蓋銅絲及其交織接口的縫隙，防止銅絲織網(wǎng)的經(jīng)緯線(xiàn)位移，外表呈現(xiàn)凹凸有致的光滑面，利于抖落卸除回收非晶碳分子結(jié)構(gòu)物。
【文檔編號(hào)】C01B31/02GK104289082SQ201310298017
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】陳樹(shù)錦, 方煒, 盧彥文, 陳洵毅 申請(qǐng)人:陳樹(shù)錦, 方煒, 盧彥文, 陳洵毅