甲醇重整氢燃料电池中二氧化碳吸收以及采用吸收产物制备混凝土的方法

本发明涉及二氧化碳处理和土木工程材料，特别涉及一种氧化钙吸收甲醇重整氢燃料电池中二氧化碳的方法以及采用二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法。

背景技术：

1、全球气候变暖加剧，二氧化碳等温室气体排放问题尤为突出，减少二氧化碳排放成为当前需要引起重视的核心问题。而实现二氧化碳减排往往面临着能耗高、循环性差和捕集效率低等问题。因此，新型二氧化碳捕集及利用技术成为研究热点。

2、甲醇重整氢燃料电池是一种摆脱传统化石能源的基于醇氢燃料的新型发电技术，发电过程中所产生的二氧化碳排放显著低于传统煤炭发电。然而，如何进一步降低甲醇重整氢燃料电池二氧化碳排放鲜见报道。以氧化钙为吸收剂的钙循环法被认为是捕集二氧化碳的有效途径，氧化钙基吸收剂因其成本低、二氧化碳吸收率高和原料来源广等优点备受关注。然而，钙循环法面临着再生过程温度高、活性组分易烧结和吸收性能随循环下降等问题。在甲醇重整氢燃料电池系统中，一方面，甲醇燃烧能产生400～650℃的富含二氧化碳的尾气，采用氧化钙可以有效吸收该尾气中的二氧化碳，不需要额外提供能量。另一方面，吸收后的产物为氧化钙与碳酸钙的混合物，此混合物可以替代部分水泥来制备混凝土，从而省却了钙循环法的高能耗的再生过程，将二氧化碳固定在水泥中，可有效地实现碳减排。

3、所以，如果能够将甲醇重整氢燃料电池产生的二氧化碳低能耗地有效吸收，并将吸收后的产物用来制备混凝土，但现有技术中未见公开可靠的方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种氧化钙吸收甲醇重整氢燃料电池中二氧化碳的方法以及二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：本发明的第一方面，提供一种氧化钙吸收甲醇重整氢燃料电池二氧化碳的方法，该方法为：

3、在甲醇重整氢燃料电池的燃烧室上并联连接至少两个吸收室，吸收室内填充有氧化钙，每个吸收室与燃烧室之间均设置有1个控制阀，燃烧室的尾气进入吸收室后被氧化钙吸收其中的二氧化碳，得到二氧化碳吸收产物：氧化钙与碳酸钙的混合物。

4、优选的是，其中，燃烧室上并联连接两个吸收室：第一吸收室和第二吸收室，第一吸收室和燃烧室之间设置有第一控制阀，第二吸收室和燃烧室之间设置有第二控制阀；

5、工作时，先打开第一控制阀、关闭第二控制阀，使燃烧室的尾气进入第一吸收室，当第一吸收室中的氧化钙吸收饱和后，打开第二控制阀、关闭第一控制阀，使燃烧室的尾气进入第二吸收室，取出第一吸收室中得到的氧化钙与碳酸钙的混合基体，并填充新的氧化钙；

6、当第二吸收室中的氧化钙吸收饱和后打开第一控制阀、关闭第二控制阀，使燃烧室的尾气进入第一吸收室，取出第二吸收室中得到的氧化钙与碳酸钙的混合基体，并填充新的氧化钙；

7、通过第一吸收室和第二吸收室对燃烧室的尾气进行交替吸收处理。

8、优选的是，其中，甲醇重整氢燃料电池燃烧室的尾气温度控制为650℃。

9、本发明的第二方面，提供一种二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法，其采用如上所述的方法中获得的二氧化碳吸收产物：氧化钙与碳酸钙的混合物作为掺杂组分制备混凝土。

10、优选的是，所述的二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法包括以下步骤：

11、s1、将水泥、砂和石依次加入搅拌机内搅拌；

12、s2、将二氧化碳吸收产物、第一部分减水剂和第一部分水混合均匀，然后加入到所述搅拌机中；

13、s3、向所述搅拌机中加入粉煤灰、第二部分减水剂和第二部分水，搅拌；

14、s4、将步骤s3得到的产物加入模具中，振捣密实，并使表面整平，静置，脱模，养护，得到混凝土。

15、优选的是，所述的二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法包括以下步骤：

16、s1、将水泥、砂和石依次加入搅拌机内搅拌3～5min；

17、s2、将二氧化碳吸收产物、第一部分减水剂和第一部分水混合均匀，然后加入到所述搅拌机中；

18、s3、向所述搅拌机中加入粉煤灰、第二部分减水剂和第二部分水，搅拌3～5min；

19、s4、将步骤s3得到的产物加入模具中，振捣密实，并使表面整平，静置12～48h后脱模，养护，得到混凝土。

20、优选的是，该混凝土的制备原料按重量份计包括：

21、水泥350～400份、水200～250份、砂550～700份、石1100～1500份、粉煤灰102～160份、减水剂3.9～10份、二氧化碳吸收产物2.5～30份。

22、优选的是，该混凝土的制备原料按重量份计包括：

23、水泥376.2～396份、水215份、砂643份、石1360份、粉煤灰132份、减水剂7.92份、二氧化碳吸收产物3.96～19.8份。

24、优选的是，所述砂细度模数2.4，粒径≤5mm，含泥量≤1.2％，连续级配；

25、所述石的直径为5～20mm，连续级配。

26、本发明的第三方面，提供一种混凝土，其通过如上所述的方法制备得到。

27、本发明的有益效果是：

28、本发明首先提供了一种吸收甲醇重整氢燃料电池中甲醇燃烧尾气产生的二氧化碳的方法，并将吸收后的材料用于混凝土的制备，从而降低了甲醇重整氢燃料电池的二氧化碳排放并且将这部分二氧化碳利用在有广泛需求的混凝土的制备中，省却了钙循环法的再生过程高能耗问题，有效实现了碳减排。

29、本发明中，将水泥、水、砂、石、粉煤灰、减水剂和二氧化碳吸收产物混合搅拌均匀后制备得到混凝土具有良好的综合性能，可用于公路、桥梁和建筑等领域，既可实现甲醇重整氢燃料电池的二氧化碳减排，还同时能够降低混凝土的生产成本。

30、本发明的混凝土的制备方法中，原料价格低，工艺简单，适合规模化推广。

技术特征：

1.一种氧化钙吸收甲醇重整氢燃料电池中二氧化碳的方法，其特征在于，该方法为：

2.根据权利要求1所述的氧化钙吸收甲醇重整氢燃料电池中二氧化碳的方法，其特征在于，其中，燃烧室上并联连接两个吸收室：第一吸收室和第二吸收室，第一吸收室和燃烧室之间设置有第一控制阀，第二吸收室和燃烧室之间设置有第二控制阀；

3.根据权利要求2所述的氧化钙吸收甲醇重整氢燃料电池中二氧化碳的方法，其特征在于，其中，燃烧室的尾气温度控制为650℃。

4.一种二氧化碳吸收产物制备高性能混凝土的方法，其特征在于，其采用如权利要求1-3中任意一项所述的方法中获得的二氧化碳吸收产物：氧化钙与碳酸钙的混合基体作为掺杂组分制备高性能混凝土。

5.根据权利要求4所述的二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法，其特征在于，该混凝土的制备原料按重量份计包括：

8.根据权利要求7所述的二氧化碳吸收产物制备高性能混凝土的方法，其特征在于，该混凝土的制备原料按重量份计包括：

9.根据权利要求8所述的二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法，其特征在于，所述砂细度模数2.4，粒径≤5mm，含泥量≤1.2％，连续级配；

10.一种高性能混凝土，其特征在于，其通过如权利要求4-9中任意一项所述的方法制备得到。

技术总结
本发明公开了一种氧化钙吸收甲醇重整氢燃料电池中二氧化碳的方法以及采用二氧化碳吸收产物制备混凝土的方法。在甲醇重整氢燃料电池的燃烧室上并联连接至少两个吸收室，吸收室内填充有氧化钙，每个吸收室与燃烧室之间均设置有1个控制阀，燃烧室的尾气进入吸收室后被氧化钙吸收其中的二氧化碳，得到二氧化碳吸收产物：氧化钙与碳酸钙的混合基体。吸收二氧化碳后的高温气体流经换热器1给重整室供热。本发明提供了吸收甲醇重整氢燃料电池中甲醇燃烧尾气产生的二氧化碳的方法，并将吸收产物用于混凝土的制备，从而降低了甲醇重整氢燃料电池系统的二氧化碳排放并且将这部分二氧化碳利用在有广泛需求的混凝土的制备中，有效实现了碳减排。

技术研发人员：于新海,姚馨淇,张汝行,袁帅帅,李传东,郑宏祥,黄峰,涂善东
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17