出口以用于连续和/或分批操作。
[0116] 系统108 (图8)包括用于包含0)2的水的第一入口 110。可选择地，为C02和水提 供单独的入口，并且提供混合室以使C02溶解于水中。
[0117] 系统108还包括水入口 112,其连接至隔室114、116、118。包含C02的水从入口 110 进料到相邻的隔室120、122、124。
[0118] 外部隔室126、128包括电解质。这些隔室通过线130彼此连接。
[0119] 隔室114、116、118借助于阳离子交换膜132和阴离子交换膜134与隔室120、122、 124分开。
[0120] 电解质隔室126、128被提供有电极136、138。
[0121] 隔室114、116、118、120、122、124被提供有出口。系统108可以以连续或分批的操 作来操作。
[0122] 质子（H+)通过阳离子交换膜132从0)2丰富的水扩散至0) 2贫乏的水，而碳酸根 离子和碳酸氢根离子通过阴离子交换膜扩散。得到的离子流借助于外部隔室126、128中的 电解质和/或电极136、138转化为电子流。例如，电解质包括铁离子（Fe2+作为还原剂和/ 或Fe3+作为氧化剂）。还原和氧化反应如下：
[0123] Fe3++e -Fe2+
[0124] Fe2+-Fe 3++e。
[0125] 当电极136、138连接至电路时，电流产生。
[0126] 系统202 (图9)包括被膜207分开的气体流动通道204和气体隔室206。在例 证性实施方案中，膜是〇32选择性的。这种膜是已知的（例如见"Future Directions of Membrane Gas Separation Technology'，Richard ff. Baker, Industrial & Engineering Chemistry Research 2002 41 (6) ,1393-1411)。通过通道 204 的气体流具有高的(：02浓度， 相比于隔室206中的浓度，至少显著较高。例如，在烟道气中，0)2浓度是约10%，并且分压 在这种情况下将是约〇. 1巴。在例证性实施方案中，通道204中的气压是约1巴。例如，栗 208提供气体，比如具有约390ppm的C02含量具有约50巴的压力的外部空气。这导致隔室 206中C02的分压为约1950Pa，并且0)2将从通道204转移至隔室206。这增大了隔室206 中的压力。隔室206的流出物被进料到涡轮机210以产生能量。
[0127] 应当理解，可以组合例证性和/或描述的不同的实施方案的特征。例如，关于基于 线类型的系统44例证性的转移机构56也可以应用于平板反应器系统2。
[0128] 本发明决不受限于其上述优选的实施方案。寻求的权利由以下权利要求界定，在 以下权利要求的范围内可以设想许多修改。因此根据本发明组合描述的实施方案、特征和 测量是可能的。
【主权项】
1. 根据本发明的用于从气体产生能量和/或从气体流分离气体组分比如CO2的方法， 所述气体包含气体组分比如co2，所述方法包括以下步骤： -向流动通道提供所述气体流，其中所述气体流具有相对高分压的所述气体组分； -向隔室提供气体，所述隔室用膜与所述流动通道分开，所述膜对所述气体组分具有选 择性；以及 -通过所述膜将所述气体组分从所述流动通道转移至所述气体隔室。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述气体组分是C0 2。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中转移所述气体组分的步骤包括增大所述气体 隔室中的压力。4. 根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述气体隔室的气压用于能量产生。5. 根据前述权利要求中的一项或更多项所述的方法，所述方法包括以下步骤： -向所述流动通道提供所述气体流； -产生阳离子和阴离子； -使所述阳离子朝向阳离子选择性电极扩散以及使所述阴离子朝向阴离子选择性电极 扩散； -通过所述电极吸附所述阳离子和所述阴离子；以及 -通过电路运输电子以维持所述电极的电中性并且产生电能。6. 根据权利要求5所述的方法，还包括通过经由所述通道提供受体气体而从所述电极 解吸所述阳离子和所述阴离子的步骤，其中所述受体气体优选地是外部空气。7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述受体气体具有相对低的C0 2浓度，使得C0 2被 解吸。8. 根据权利要求7所述的方法，还包括在解吸期间通过电路运输电子以维持所述电极 的电中性并且产生电能的步骤。9. 根据权利要求5或6所述的方法，其中在解吸期间所述电极被提供有电能以促使C0 2 解吸至所述受体气体，以产生具有高C02水平的气体。10. 根据权利要求8或9所述的方法，其中当将离子解吸至所述受体气体时产生的能量 被提供至第二组电极和第二流动通道，以促使C02解吸至第二受体气体以用于C0 2分离。11. 根据权利要求1-4中的一项所述的方法，所述方法包括以下步骤： -提供第一隔室、第二隔室和第三隔室，其中所述第一隔室通过阳离子交换膜与所述第 二隔室分开，并且所述第二隔室通过阴离子交换膜与所述第三隔室分开； -在所述隔室中提供水； -向所述第二隔室提供所述气体流，以用于使所述C02溶解于所述第二隔室中的所述水 中； -产生阳离子和阴离子； -使所述阳离子朝向所述第一隔室扩散以及使所述阴离子朝向所述第三隔室扩散，从 而产生电势差；以及 -产生电能。12. 根据权利要求1-4中的一项所述的方法，所述方法包括以下步骤： -提供通过膜分开的第一隔室和第二隔室； -在所述隔室中提供水； -向所述第一隔室提供所述气体流，以用于使所述〇)2溶解于所述水中，使得两个隔室 之间的渗透压促使水从所述第二隔室到所述第一隔室，从而增加所述第一隔室中的水位， 所述方法还包括： -通过将所述第一隔室连接到用于由所述第一隔室中的所述水的压力产生电能的装置 来产生电能。13. 用于从气体流产生能量和/或分离气体组分的系统，包括： -气体入口； -流动室或流动通道，所述流动室或流动通道用于具有气体组分的所述气体流；以及 -气体隔室，其用气体组分选择性膜与所述流动室分开。14. 根据权利要求13所述的系统，包括： -至少两个电容电极，所述至少两个电容电极包括电流收集器和具有电容的导电材 料； -所述流动通道，其可操作地连接至所述至少两个电极之间的所述气体入口； -其中至少一个电极用阴离子交换膜与所述流动通道分开，并且至少一个电极用阳离 子交换膜与所述流动通道分开。15. 根据权利要求14所述的系统，还包括固定的电解质结构以最小化气流阻力，其中 所述电极优选地包括平板。16. 根据权利要求14或15所述的系统，其中所述电极包括基于线的电极和/或所述电 极包括可流动或可浮动的电极。17. 根据权利要求14-16中的一项或更多项所述的系统，还包括将所述电极转移至另 一个流动通道的转移机构。18. 根据权利要求14-17中的一项或更多项所述的系统，还包括缓冲剂。19. 根据权利要求14-18中的一项或更多项所述的系统，其中所述系统包括反向电渗 析堆。20. 用于从烟道气产生能量的系统，包括： -第一隔室和第二隔室，所述第一隔室和所述第二隔室用于容纳水，通过膜分开，所述 膜用于允许水通过但阻挡离子； -气体入口，其连接至所述第一隔室，以用于使所述烟道气溶解于所述第一隔室中的水 中；以及 -用于由水压产生电能的装置，所述装置连接至所述第一隔室，以用于由所述第一隔室 中的所述水的压力产生电能。21. 包括根据权利要求14-20中的一项或更多项所述的系统的设备，所述设备用于用 所述烟道气产生能量和/或从所述烟道气分离C02。
【专利摘要】本发明涉及用于从气体产生能量的方法、系统和设备，所述方法包括以下步骤：向流动通道提供气体流；产生阳离子和阴离子；使阳离子朝向阳离子选择性电极扩散以及使阴离子朝向阴离子选择性电极扩散；通过电极吸附阳离子和阴离子；以及通过电路运输电子以维持电极的电中性并且产生电能。
【IPC分类】F03G7/00, H01M8/22, B01D53/22, H01M8/0668, B01D53/62
【公开号】CN105264705
【申请号】CN201480031724
【发明人】H·V·M·哈默勒斯, 奥利维尔·卡米尔·谢特泽尔, 皮特尔·马尔滕·比舒维尔, C·J·N·比斯曼
【申请人】斯蒂奇威特苏斯优良可持续水技术中心
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2014年5月6日
【公告号】CA2911342A1, EP2994951A1, US20160156060, WO2014182167A1