專利名稱：將來自化石燃料的溫室氣體轉(zhuǎn)化為無毒的基本元素的方法
發(fā)明人HOLCOMB，Robert，Ray(羅伯特·雷·霍爾庫姆)，美國公民，生于1941年Scarritt Place，納什維爾，TN，37212 US；以及HOLCOMB，Andrew，R.(安德魯·R·霍爾庫姆)，美國公民，生于1941年Scarritt Place，納什維爾，TN，37212 US。
相關(guān)申請的相互參照本申請要求2004年1月28日提交的序列號(hào)為60/539,635的題為“將來自化石燃料的溫室氣體轉(zhuǎn)化為無毒的基本元素的方法”的臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)，本文將其全文引入作為參考。
關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究或開發(fā)的聲明無參考“縮微膠片附錄”無發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及溫室氣體的處理。更特別地，本發(fā)明涉及將來自燃燒的化石燃料的諸如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、一氧化二氮和其它的溫室氣體轉(zhuǎn)化為其元素碳、硫、氮和氧基本組分，從而消除有害溫室氣體向大氣的所有排放。
2.發(fā)明的一般背景煤是世界上最豐富的燃料資源。煤占世界可獲得的化石燃料的90％。煤通常發(fā)現(xiàn)為由變成化石的植物物質(zhì)形成的褐色至黑色石墨樣材料。煤通常包含與有機(jī)和無機(jī)化合物混合的無定形碳。煤的質(zhì)量和類型從高質(zhì)量的無煙煤(即高碳含量，揮發(fā)性雜質(zhì)少并且燃燒時(shí)火焰干凈)，到煙煤(即揮發(fā)性雜質(zhì)含量高并且燃燒時(shí)火焰煙霧彌漫)，到灰褐煤(即揮發(fā)性雜質(zhì)含量較低但是灰燼和水分較高)，再到褐煤(即比煙煤軟并且包含不能全部轉(zhuǎn)化為煤的植物質(zhì)以及燃燒時(shí)有冒煙的火焰)有很大變化。全世界的燃煤發(fā)電廠都燃燒煤來產(chǎn)生電形式的能量。在過去幾年，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到煤中的某些雜質(zhì)對煤燃燒產(chǎn)生的排放類型有重要影響。尤為棘手的雜質(zhì)是硫。煤中存在的硫能從痕量至幾個(gè)重量百分?jǐn)?shù)(例如0-7重量百分?jǐn)?shù))。煤中的硫有不同的形式，例如有機(jī)硫、發(fā)熱硫或硫酸鹽硫。當(dāng)含硫煤燃燒時(shí)，燃燒氣體中的二氧化硫(SO2)通常被排入大氣。酸雨的形成與大氣中SO2的存在有關(guān)，部分酸雨是由來自SO2和水形成的硫酸或亞硫酸產(chǎn)生的。酸雨能夠以多種方式損害環(huán)境。在美國，美國環(huán)保署(EPA)制定了燃煤標(biāo)準(zhǔn)來限制從燃煤發(fā)電廠排放的SO2。
雖然在美國有許多地方都在生產(chǎn)煤，但是容易開采(并且因此便宜)的煤經(jīng)常含硫量較高，其導(dǎo)致燃燒氣體中的SO2含量高于EPA允許的水平。因此，燃煤工廠通常必須從距離工廠遠(yuǎn)的礦山購買更高質(zhì)量的煤并且支付更加昂貴的運(yùn)輸和其它費(fèi)用。隨著時(shí)間的流逝，已經(jīng)開發(fā)出降低燃燒高硫煤的燃燒氣體中SO2總量的技術(shù)的主體部分。該技術(shù)包括預(yù)燃、燃燒、以及燃燒后的煤處理。然而，該處里通常不能達(dá)到實(shí)現(xiàn)降低SO2排放效率和經(jīng)濟(jì)可行性的令人滿意的組合。
當(dāng)煤在空氣存在下，在現(xiàn)代鍋爐的燃燒溫度燃燒時(shí)，空氣中的氮?dú)馔ㄟ^共價(jià)鍵與氧氣形成氮氧化物(NO和NO2)或者NOx。氮氧化物是酸雨的主要組分。從燃煤鍋爐中排放的總NOx約為680萬噸/年(6,909百萬千克/年)，相當(dāng)于0.75Ib/百萬BTU(416,625千卡/千克)的排放率。人們已經(jīng)開發(fā)出NOx減少技術(shù)，但結(jié)果令人失望。1)低NOx燃燒裝置。2)選擇性催化和非催化還原技術(shù)(SCR)。3)基于人工智能的控制系統(tǒng)。
大部分煤沉積物中含有不同含量的汞。當(dāng)煤燃燒時(shí)，該汞的大部分被排入煙道氣中。在雨水中該汞又被帶回至地面。地表水的污染使得在魚中形成汞的積累，致使這些魚不適于人類食用?，F(xiàn)在沒有好的技術(shù)可以控制這些汞的排放。
每年，世界上每燃燒一噸煤，就會(huì)產(chǎn)生一噸CO2(二氧化碳)并排入大氣。據(jù)估計(jì)，每年燒煤就有四十億噸(4.0642×109千克)的CO2排入大氣?，F(xiàn)在沒有有效的技術(shù)避免這種重要的溫室氣體的排放。
針對以上背景，亟需開發(fā)本發(fā)明的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明解決了直接處理溫室氣體并將其轉(zhuǎn)化為無毒成分的問題。所提供的方法包括如下步驟首先收集從燃燒化石燃料的燃燒爐排放的諸如CO2，SO2，NOx，CO的溫室氣體；將該氣體送入隔絕單元，該氣體在其中被清洗和凈化；將凈化后的氣體送入壓縮機(jī)以減小氣體的體積；將該氣體引入等離子體電弧中，以將該氣體離子化成為帶電的組分；提供自由電子源；在濃密自由電子區(qū)域俘獲自由電子；將所述帶電的組分從等離子體電弧引入所述濃密自由電子區(qū)域，使這些離子成為碳、氧氣、氮、碳?xì)浠衔锖推渌亟M分的元素碎片；收集碳和其它元素的元素碎片；將氧氣輸入所述燃燒爐以提供氧來燃燒更多的化石燃料。
本發(fā)明的主要目的是提供將化石燃料燃燒釋放的有毒溫室氣體轉(zhuǎn)化為無害的元素組分的方法；本發(fā)明的另一目的是提供在無排放的閉環(huán)系統(tǒng)中將溫室氣體轉(zhuǎn)化為元素碎片的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供使溫室氣體轉(zhuǎn)化為無毒組分的方法；本發(fā)明的另一目的是提供避免燃燒化石燃料產(chǎn)生的諸如CO2，CO，SO2的溫室氣體排放到大氣中的方法；本發(fā)明的另一目的是提供包括隔絕單元的方法，其中溫室氣體在該隔絕單元中清洗和凈化，以進(jìn)一步處理成為元素碎片。
使用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，溫室氣體的至少10％被轉(zhuǎn)化為無害組分。優(yōu)選地，溫室氣體的至少20％被轉(zhuǎn)化為無害組分。更優(yōu)選地，溫室氣體的至少50％被轉(zhuǎn)化為無害組分。特別優(yōu)選地，溫室氣體的至少90+％被轉(zhuǎn)化為無害組分。最優(yōu)選地，全部或者基本全部溫室氣體被轉(zhuǎn)化為無害組分。
雖然最優(yōu)選地，全部或者基本全部溫室氣體被轉(zhuǎn)化為無害組分，但是即使只有例如50％，60％，70％，80％或者90％的氣體被轉(zhuǎn)化，本發(fā)明還是有用的和符合需要的。
附圖的簡要說明為了進(jìn)一步理解本發(fā)明的性質(zhì)、目的和優(yōu)點(diǎn)，參考以下詳細(xì)說明，并結(jié)合以下附圖閱讀，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，且其中

圖1顯示了本發(fā)明將溫室氣體轉(zhuǎn)化為元素組分的方法所包括的組件。
圖2是隔絕CO2來生產(chǎn)碳酸鈣和IPE的閉環(huán)隔絕單元的圖示。
圖3是離子化溫室氣體轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定元素組分的局部視圖。
圖4是收集自由電子和將帶電離子轉(zhuǎn)化為元素碎片的塔的孤立視圖(isolated view)。
圖5是經(jīng)IPE處理過的煤的CO2濃度對比。
圖6是未經(jīng)處理的煤的CO2濃度對比。
圖7是經(jīng)IPE處理過的煤的O2濃度對比。
圖8是未經(jīng)處理的煤的O2濃度對比。
圖9表示能量的碳循環(huán)。
發(fā)明的詳細(xì)說明Holcomb科學(xué)零排放原型發(fā)電廠(Holcomb Scientific ZeroEmissions Prototype Power Plant)代表現(xiàn)今可以得到的未來的清潔能源。它利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施燃燒諸如煤、油和天然氣的化石燃料，而不向大氣中排放。利用該技術(shù)將不會(huì)出現(xiàn)高于地球自然平衡所需的異常的溫室氣體水平。
燃燒過程在燃燒爐中開始，在爐中產(chǎn)生熱或熱能，然后被轉(zhuǎn)化為可用的動(dòng)力。燃燒爐也是危險(xiǎn)的排放問題的起始點(diǎn)。氣體形式的這些危險(xiǎn)排放構(gòu)成了我們今天所知道的諸如煙霧、溫室氣體和酸雨氣體等現(xiàn)在折磨世界的有害副產(chǎn)品。
來自燃燒爐的氣體隨著管道系統(tǒng)通過循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)入隔絕室。在隔絕室中燃燒過程的氣體副產(chǎn)品和有毒物質(zhì)被部分除去，諸如汞則被完全除去。
剩余的凈化氣體被壓縮，并被注射通過等離子體電弧，在其中氧、碳、氮和硫鍵斷裂。這些危險(xiǎn)氣體中的鍵斷裂釋放出氧和離子化形式的所述氣體的基本元素。電子加速器通過在磁室中用過量電子對所述離子化的氣體進(jìn)行轟擊使其穩(wěn)定。
在元素捕集器中分離所述基本元素，然后氧氣進(jìn)入燃燒室，在燃燒室內(nèi)氧氣再次用于燃燒另外的化石燃料。
在該真正的閉環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)持續(xù)進(jìn)行而沒有任何排放，與此同時(shí)不斷地產(chǎn)生能量。
這是溫室氣體問題的解決方法。它還消除了目前化石燃料燃燒產(chǎn)生的有毒氣體。操作單元可以縮小到單獨(dú)用于家庭或小型企業(yè)應(yīng)用的燃燒爐尺寸，或者放大到適于工業(yè)和動(dòng)力電網(wǎng)應(yīng)用。Holcomb科學(xué)零排放原型發(fā)電廠代表現(xiàn)今可以得到的未來的清潔動(dòng)力。
如圖9能量的碳循環(huán)所示，以下是本發(fā)明方法的理論與操作的概述?？梢钥吹?，在氧氣存在時(shí)，碳?xì)浠衔锶紵纬啥趸?、高頻電子形式的熱能和水。二氧化碳在等離子體電弧中離子化形成沒有外層軌道電子的碳和離子化的氧。通過在該離子化過程的區(qū)域中提供過量的電子會(huì)競爭性地抑制再氧化。收集諸如碳黑的碳碎片，且所得O2可返回反應(yīng)室。
在無機(jī)聚合物駐極體(electret)流體(″IPE″)[催化表面]和水的溶液中溶解碳碎片。然后將該碳碎片溶液在氮?dú)獯嬖谙?不含氧氣)通過等離子體電弧進(jìn)入電子加速器。加速器提供沒有自由電子的環(huán)境。因此，碳形成諸如長鏈油的可燃的碳?xì)浠衔铮蔀榭稍谔柲茈姵睾?或“Holcomb動(dòng)力電池”中轉(zhuǎn)化的動(dòng)力源。碳-碳，碳-氫以及碳-氧共價(jià)鍵充當(dāng)長期穩(wěn)定儲(chǔ)存電能的蓄電池。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向發(fā)明的細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，提供將包括CO2，SO2，NOx，CO和碳?xì)浠衔锏臏厥覛怏w在閉環(huán)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化為其基本元素的實(shí)時(shí)在線方法。在此引入由相同發(fā)明人發(fā)明的題為“無排放的高效燃煤火力發(fā)電廠”的待審的臨時(shí)申請作為參考，其中公開了本發(fā)明的某些方面。然而，此處公開的本發(fā)明方法提供任何化石燃料的對環(huán)境零排放的有效燃燒。在本方法中，將CO2和其它溫室氣體轉(zhuǎn)化為氧、氮和包括碳黑、石墨的碳碎片，可燃?xì)怏w，雖然并非所有組分都已被鑒別出來。本方法還能產(chǎn)生屬于輕質(zhì)原油類的輕質(zhì)到中質(zhì)油，其出現(xiàn)在壓力罐和管線中。
轉(zhuǎn)到附圖，首先參考圖1，其顯示了將要描述的完整的方法10的概況。首先提供燃燒爐12，其中燃燒諸如但不限于生物物質(zhì)，煤，丁烷氣和石油的化石燃料。這樣的燃燒爐在全世界的各種工業(yè)中很常見。據(jù)估計(jì)，在這樣的燃燒爐中每年燃燒四百萬噸煤，向大氣排放大約相同量的CO2。還參考圖1，提供包括一個(gè)或更多風(fēng)機(jī)16，或者同等裝置的管道14，其抽取煤燃燒所排放的溫室氣體(由箭頭15表示)。這類氣體包括CO2，SO2，CO，由NOx表示的氮產(chǎn)物，和由Chx表示的碳?xì)浠衔铮约鞍ü钠渌赡艿奈镔|(zhì)。接下來，氣體進(jìn)入隔絕單元18，其更加詳細(xì)的描述參考圖2，其中氣體15在由IPE發(fā)生器26產(chǎn)生的無機(jī)聚合物駐極體流體(IPE)19浴中清洗和凈化。凈化的溫室氣體隨后進(jìn)入壓縮機(jī)27，其減小氣體體積，并將氣體送入轉(zhuǎn)化塔50。轉(zhuǎn)化塔50將在圖3和4中更詳細(xì)地描述。在進(jìn)入轉(zhuǎn)化塔50前，氣體經(jīng)過等離子體電弧30，其是本技術(shù)領(lǐng)域公知的，并且將主要是CO2的溫室氣體轉(zhuǎn)化為帶電的C++和O--離子和其它帶電離子。在塔50中，帶電離子進(jìn)入在塔50中創(chuàng)造的濃密電子域，借此所述帶電離子還原為元素C原子，氧氣和諸如汞和銀的其它元素。氧氣回到燃燒爐12再利用，同時(shí)收集元素碳等。因此，該方法中沒有碳?xì)浠衔锱欧?，尤其是CO2氣體。從圖1中可以看到，在該方法進(jìn)行過程中，貫穿整個(gè)系統(tǒng)，包括一系列采樣端口29以對成分進(jìn)行采樣。
圖2顯示了前面提及的隔絕單元18的孤立視圖。風(fēng)機(jī)16將排放的溫室氣體15從燃燒爐12經(jīng)過管線14輸送至氣體隔絕單元18，其中氣體進(jìn)入隔絕室20的底部17，在隔絕室20中，氣體15從底部17向上運(yùn)動(dòng)，而無機(jī)聚合物駐極體(IPE)流體(箭頭19)從IPE發(fā)生器26泵入隔絕室20的頂部21。在室20中，氣體15從隔絕室20的底部向上運(yùn)動(dòng)，并經(jīng)由導(dǎo)管23排出(參見圖1)，而IPE流體19從上淋下進(jìn)入隔絕室20，提供與氣體15的向上流動(dòng)相反的IPE流體19的反相流動(dòng)。在該方法中，隔絕單元18非常有效地凈化和清洗氣體，且只需很短的時(shí)間。新的隔絕單元18包括IPE盤管22，其用于IPE發(fā)生器26產(chǎn)生的無機(jī)聚合物駐極體(IPE)，藉此CO2和來自碳酸鈣的鈣形成膠體，該膠體隔絕了(sequester)催化劑。反應(yīng)是瞬間的。當(dāng)IPE流體19被碳酸鹽飽和時(shí)，該溶液用于處理煤氣。所使用的IPE流體收集在單元18底部的儲(chǔ)液池31中，并通過回流管線24再循環(huán)到IPE發(fā)生器26。
回到圖1，當(dāng)氣體通過隔絕單元18循環(huán)時(shí)，凈化的氣體15的一部分在風(fēng)機(jī)16或其它裝置的幫助下流經(jīng)第二導(dǎo)管25進(jìn)入煙道氣壓縮機(jī)27。剩余溫室氣體通過管線28循環(huán)至隔絕單元18進(jìn)行再處理。由于在隔絕單元18進(jìn)行的處理，只有CO，CO2，NOx等排出進(jìn)入壓縮機(jī)27。作為題外話，氣體15在壓縮機(jī)27中壓縮減小氣體體積后，產(chǎn)物之一是可以就地收集的輕質(zhì)粗碳?xì)浠衔镉汀?br> 接下來，如圖3所示，將從壓縮機(jī)27出來的剩余氣體15引入等離子體電弧30，該等離子體電弧為本技術(shù)領(lǐng)域公知的，其使化合物轉(zhuǎn)化為帶電粒子，并由等離子體電弧發(fā)生器33提供動(dòng)力(參見圖1)。當(dāng)氣體被引入等離子體電弧30時(shí)，電弧30增加了氣體的速率，并且隨著氣體在等離子體電弧30的帶電電極36，38之間運(yùn)動(dòng)，氣體CO2，CO，SO2等被轉(zhuǎn)化和離子化為C++，O--，S++離子32。在通常條件下，當(dāng)帶電離子從等離子體電弧30中釋放時(shí)，離子立即重新結(jié)合形成進(jìn)入電弧30時(shí)的氣體分子。然而，為了避免這種現(xiàn)象，可以參考該方法中的下一步驟。
從電弧30出來的離子32然后送往接近鈦網(wǎng)65的濃密電子區(qū)域64，借此帶正電的離子32會(huì)立即流入自由電子區(qū)域64并在鈦網(wǎng)65處與來自濃密電子區(qū)域的自由電子結(jié)合，而不是與氧結(jié)合形成所述氣體分子，從而將帶電的碳離子轉(zhuǎn)化為諸如碳黑或者石墨的元素碳碎片75。帶負(fù)電的氧離子32被轉(zhuǎn)化為氧氣分子73，其通過管線72從塔50返回燃燒爐12以燃燒更多的燃料。在所描述的方法中，可能有轉(zhuǎn)化的碳?xì)浠衔?，但最終結(jié)果是沒有CO2或者其它溫室氣體分子排放到大氣中。
為了完成參考圖3所描述的轉(zhuǎn)化，還可以參看圖4中的轉(zhuǎn)化塔50。塔50包含一系列電磁體52，每一電磁體52圍繞空心鑄鐵核心54或者其它合適的金屬核心。塔50接收流入塔內(nèi)的自由電子58，其可由本領(lǐng)域公知的電子加速器56發(fā)出。通過使用鎢棒的催化轉(zhuǎn)化器，電子加速器56為高頻電子源，其捕捉自由電子58，并迫使電子以二百萬瓦的高頻自由電子形式以高達(dá)100,000Hz至20,000,000Hz的高密度通過管線57進(jìn)入塔50內(nèi)。所述多個(gè)磁體52以約每秒40次的速率依次激發(fā)的，其迫使自由電子58按箭頭63的方向沿塔50的中空核心下降。當(dāng)電子58到達(dá)最后的兩個(gè)磁體61和62時(shí)，磁體線圈66平行纏繞，但是極性相反。
因此，當(dāng)電子58進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，電子被帶電電磁體61和62排斥，但在鈦網(wǎng)65上被收集和俘獲，并被局限在相反極性的區(qū)域64內(nèi)，造成電子的濃密累積。其結(jié)果是，在室50中，在接近等離子體電弧30的出口噴嘴69的鈦網(wǎng)65上，形成濃密電子阱64，其估計(jì)有約二百萬瓦的自由電子，且?guī)щ婋x子在其中還原為原子。在那種情況下，并非帶正電離子32與來自帶負(fù)電的氧離子32的自由電子結(jié)合使離子返回到有害的溫室氣體，而是碳離子與來自濃密電子域64的電子結(jié)合，并轉(zhuǎn)化為諸如碳黑或石墨的元素碳碎片75。帶負(fù)電的氧離子形成氧氣分子73。其它帶電的硫或汞離子也形成元素碎片并沉積在室內(nèi)。氧氣和一些氮?dú)饨?jīng)由管線72回到燃燒爐12，以進(jìn)一步燃燒化石燃料。由于有大量的被轉(zhuǎn)化的碳碎片，碳進(jìn)入碳收集器70，在其中被回收。諸如碳?xì)浠衔锼槠钠渌妓槠瑢?dǎo)致油或其它組分的形成。
圖5表示經(jīng)IPE處理的東田納西煤的CO2濃度對比的測試結(jié)果。結(jié)果無需解釋已經(jīng)非常清楚了，它顯示經(jīng)過60多分鐘，進(jìn)入CO2轉(zhuǎn)化器前，CO2濃度高于10％，而經(jīng)過轉(zhuǎn)化后，CO2濃度降到10％以下。
圖6的未經(jīng)處理的東田納西煤的CO2濃度對比中，進(jìn)入CO2轉(zhuǎn)化器前，CO2濃度約為10％，而經(jīng)過該轉(zhuǎn)化器后，CO2濃度稍高于或等于0％。
圖7表示經(jīng)IPE處理的東田納西煤的O2濃度對比的測試結(jié)果。結(jié)果無需說明已經(jīng)很清楚了，它顯示經(jīng)過60多分鐘，進(jìn)入CO2轉(zhuǎn)化器前，O2濃度接近0％，而經(jīng)過轉(zhuǎn)化后，O2濃度增長至20％以上。
圖8所示的未經(jīng)處理的東田納西煤的O2濃度對比中，進(jìn)入CO2轉(zhuǎn)化器前，起初O2濃度水平約為5％，40多分鐘后降到幾乎0％，在測試終了時(shí)，濃度上升至約10+％，而經(jīng)過轉(zhuǎn)化器后，O2濃度稍低于20％，并且整個(gè)測試期間上升至約30+％，在測試終了時(shí)，降至約20％。
CO2測試發(fā)現(xiàn)對本方法的CO2所進(jìn)行的測試中，已確定觀察到下列結(jié)果1-燃燒爐燃燒化石燃料+O2產(chǎn)生CO22-隔絕室CO2產(chǎn)生CaCO3(10％)+CO2(90％)3-壓縮機(jī)CO2產(chǎn)生壓縮的CO24-CO2轉(zhuǎn)化器CO2產(chǎn)生O2+C碎片5-碳水收集器O2+C產(chǎn)生排放的O2溫室氣體測試發(fā)現(xiàn)在處理含有除CO2外的其它組分的溫室氣體時(shí)，觀察到下列結(jié)果1-燃燒爐在21％O2中燃燒化石燃料產(chǎn)生熱+CO2(10％)+CO(1％)+SO2(CaSO4)溫室氣體產(chǎn)生NO(60ppm)+NO2(100ppm)+CHX(碳?xì)浠衔?(1.2ppm)+O2(9-10％)2-隔絕室CO2，SO2，CO，NOX和CHX產(chǎn)生CO2，CaSO4，H2O，CO，NOX，CHX和CaCO33-壓縮機(jī)
CO2，CO，NOX和CHX組分保持不變但是體積減小。
4-CO2轉(zhuǎn)化器CO2，CO，NOX，CHX產(chǎn)生(C)n，O2和N25-碳水收集器(C)n，O2和N2產(chǎn)生O2和NO2等離子體電弧/轉(zhuǎn)化器過程當(dāng)CO2送往等離子體電弧的電極時(shí)，產(chǎn)生不穩(wěn)定的C++離子和不穩(wěn)定的O--離子。當(dāng)與塔中的高密度電子域直接接觸時(shí)，C++被轉(zhuǎn)化為碳黑和石墨形式的(C)n碎片，不穩(wěn)定的O--離子被轉(zhuǎn)化為O2分子。
引入以下美國專利申請作為參考僅僅是為了充分公開本申請的目的。本申請不是下列任何所參考的申請的后續(xù)、分案或部分后續(xù)申請。
2003年10月27日提交的序列號(hào)為10/694,326的“在電樞板內(nèi)通過利用高頻高壓振蕩電流作為高電動(dòng)勢直流電的載體來產(chǎn)生電力的裝置和方法”；2003年8月27日提交的序列號(hào)為60/498,050的“無排放高效燃煤發(fā)電廠”；2002年10月23日提交的序列號(hào)為60/421,097的“在由夾層鋼板組成的并跟接近集電極線圈纏繞的、被空氣間隙和鋁網(wǎng)線分離以在電樞板內(nèi)保持高頻的夾層鋼板定子板的激勵(lì)電路纏繞的電樞板內(nèi)，通過利用高頻高壓振蕩電流作為高電動(dòng)勢直流電的載體產(chǎn)生電力的裝置和方法”；2002年1月24日提交的序列號(hào)為60/351,655的“通過改變產(chǎn)生依次推動(dòng)電子穿過本發(fā)明的靜磁通量場的脈動(dòng)場的高頻高壓場并收集與激勵(lì)線圈共繞的集電極/導(dǎo)體線圈上的電流來產(chǎn)生電力的裝置和方法”；2001年1月23日提交的序列號(hào)為60/264,394的“將重力轉(zhuǎn)化為可用的機(jī)械和/或電能的裝置和方法”；2001年2月23日提交的序列號(hào)為60/217,224的“將結(jié)合磁力懸浮的重力轉(zhuǎn)化為可用的機(jī)械和/或電能的裝置和方法”；2001年7月4日提交的序列號(hào)為60/303,662的“通過去除動(dòng)力反作用力或阻力并減小線圈中的電阻，將電力產(chǎn)生裝置和電動(dòng)機(jī)中的繞組方案和操作轉(zhuǎn)化為增加效率的裝置和方法”；2001年7月16提交的序列號(hào)為60/305,635的“通過改變穿過靜磁通量場的高頻高壓場并收集與激勵(lì)線圈共繞的集電極/導(dǎo)體線圈上的電流來產(chǎn)生電力的裝置和方法”；2000年12月26提交的序列號(hào)為09/749,243的“膠態(tài)無機(jī)聚合物駐極體的描述以及產(chǎn)生方法和應(yīng)用”；2001年3月28提交的序列號(hào)為60/279,325的“處理高硫煤使其在高溫燃燒爐中燃燒時(shí)的二氧化硫(SO2)、氮氧化物和汞的排放大幅降低的裝置和方法，”；2002年3月28提交的序列號(hào)為W02/079356的“減少來自煤燃燒的二氧化硫排放”。
零件表以下是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的各種元件的適合的零件和材料的列表。
方法10燃燒爐 12管道14風(fēng)機(jī)16溫室氣體(箭頭) 15底部17氣體隔絕單元18IPE流體 19隔絕室 20頂部21IPE盤管 22導(dǎo)管23管線24第二導(dǎo)管25
IPE發(fā)生器 26氣體壓縮機(jī)27管線 28等離子體電弧 30IPE儲(chǔ)液池 31離子 32等離子體電弧發(fā)生器33電極 36，38轉(zhuǎn)化塔50電磁體52鑄鐵核心 54電子加速器56自由電子 58電磁體61，62箭頭 63濃密電子區(qū)域 64鈦網(wǎng) 65線圈 66出口噴嘴 69碳收集器 70管線 72氧分子73碳碎片75上述實(shí)施方案僅以示例性地方式給出；本發(fā)明范圍僅受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.將CO2或其它溫室氣體轉(zhuǎn)化為有用的元素組分的方法，包括如下步驟a.離子化所述諸如CO2的溫室氣體使之成為帶電的元素；b.將所述帶電的元素暴露于足夠電子密度的外部電子域中以競爭性地抑制碳碎片和其它溫室氣體碎片的再氧化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述其它溫室氣體包括SO2，NOx和CO以及碳?xì)浠衔铩?br> 3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述諸如CO2的溫室氣體的離子化是通過等離子體電弧進(jìn)行的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供足夠電子密度的步驟包括由一系列連續(xù)電磁體產(chǎn)生的磁室，以便電弧下的最后電磁體用磁線圈以相反極性平行纏繞，從而限制濃密電子域以阻止碳的再氧化。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述CO2氣體在離子化前被送入含有無機(jī)聚合物駐極體的隔絕室內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述CO2氣體在離子化步驟前經(jīng)過壓縮。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述元素暴露于所述電子域后，收集元素碳或者石墨形式的碳，并且氧形成氧氣被再次送入燃燒爐以燃燒化石燃料。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述諸如CO2的溫室氣體還原為基本元素是發(fā)生在位于所述等離子體電弧附近的鈦網(wǎng)上的。
9.在產(chǎn)生作為廢氣的溫室氣體的燃燒爐中，將所述溫室氣體轉(zhuǎn)化為有用的元素組分的方法，包括如下步驟a.離子化所述溫室氣體使之成為帶電的元素；b.將所述帶電的元素暴露于足夠電子密度的外部電子域，以競爭性地抑制碳碎片和其它溫室氣體碎片的再氧化，這產(chǎn)生了元素碳、氧氣和其它元素碎片。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述溫室氣體選自CO2，CO，SOx，NOx和其它有害氣體。
11.由化石燃料燃燒爐排放的CO2氣體生產(chǎn)碳碎片和氧的系統(tǒng)，包括a.收集由所述燃燒爐產(chǎn)生的CO2氣體的裝置；b.清洗和凈化所述CO2氣體的隔絕室；c.壓縮凈化后的氣體的壓縮機(jī)；c.將所述CO2氣體首先離子化為碳碎片和氧的裝置；以及d.提供足夠電子密度的外部電子域以競爭性地抑制所述碳碎片再氧化的裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括收集所述碳碎片和所得氧氣的裝置。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中整個(gè)所述系統(tǒng)是沒有向大氣的氣體或固體排放的閉環(huán)系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述收集來自所述燃燒爐的CO2氣體的裝置包括流動(dòng)管道。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述將CO2離子化的裝置包括等離子體電弧。
16.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中提供所述外部電子域的裝置包括一系列定位的電磁體，以提供一區(qū)域，其中自由電子在等離子體電弧附近累積，以提供將帶電碳離子和氧離子轉(zhuǎn)化元素碎片的自由電子。
17.將諸如CO2，CO，SO2，NO2和其它的溫室氣體轉(zhuǎn)化為有用的元素組分的方法，包括如下步驟a.在隔絕室中凈化所述溫室氣體；b.壓縮所述溫室氣體以減小其體積；c.離子化所述溫室氣體使之成為帶電離子；以及d.將所述帶電離子暴露于足夠電子密度的外部電子域，以競爭性地抑制碳碎片和其它溫室氣體碎片的再氧化。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所收集的碎片包括碳黑或石墨形式的元素碳；氧氣，碳?xì)浠衔镉停约傲蚝偷槠?br> 19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述溫室氣體被等離子體電弧單元轉(zhuǎn)化為帶電離子。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述外部電子域?qū)е路@的自由電子在帶電磁場內(nèi)累積，該帶電磁場在等離子體電弧釋放的所述帶電離子形成的附近。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述隔絕室還包含無機(jī)聚合物駐極體，以加強(qiáng)對所述溫室氣體的凈化。
全文摘要
方法包括首先收集從燃燒化石燃料的燃燒爐中排放的諸如CO
文檔編號(hào)B01J19/12GK1946467SQ200580005563
公開日2007年4月11日 申請日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月28日
發(fā)明者羅伯特·R·霍爾庫姆, 安德魯·R·霍爾庫姆 申請人:羅伯特·R·霍爾庫姆, 安德魯·R·霍爾庫姆