本發(fā)明屬于co2甲烷化，具體涉及一種從co2甲烷化反應(yīng)中提取水的裝置和利用co2甲烷化反應(yīng)制備水的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)今太空航行所面臨的主要問題為在航行過程中水和能源的攜帶以及運(yùn)輸存在一定困難。co2甲烷化為該問題提供了一種解決方案，該反應(yīng)的co2來源于人的新陳代謝，h2是電解水制o2的副產(chǎn)物，而產(chǎn)物中的水可以用于飲用或電解水制o2，甲烷可以作為飛船燃料被利用。在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要將水和其他氣體分離，這樣一方面可以方便水的后續(xù)利用，另一方面還可以減少水對(duì)催化劑催化活性的抑制。目前，地球上的氣液分離可以通過重力沉降，但這種方法在微重力條件下效率不高，因此在空間站中，通常通過離心將水和氣體分離。然而，該法又會(huì)造成一定的能源消耗及噪音污染，所以簡化co2甲烷化分離系統(tǒng)，使其達(dá)到較低能耗、較高水回收效率的同時(shí)，提高催化劑的催化活性，是目前太空航行過程中的巨大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種從co2甲烷化反應(yīng)中提取水的裝置和系統(tǒng)，以期至少部分地解決上述技術(shù)問題，由此本發(fā)明提供的具體技術(shù)方案如下。

2、作為本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種從co2甲烷化反應(yīng)中提取水的裝置，包括：反應(yīng)組件，設(shè)置有反應(yīng)腔，反應(yīng)腔內(nèi)適用于進(jìn)行co2甲烷化反應(yīng)；以及吸水組件，包括：吸水段，設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)，適用于吸收co2甲烷化反應(yīng)產(chǎn)生的至少一部分水；以及排水段，和吸水段相連通，適用于將吸水段收集的水排出至反應(yīng)組件之外。

3、作為本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種利用co2甲烷化反應(yīng)制備水的系統(tǒng)，包括：上述裝置，適用于進(jìn)行co2甲烷化反應(yīng)并提取co2甲烷化反應(yīng)產(chǎn)生的至少一部分水；加熱組件，上述裝置放置于加熱組件內(nèi)部，并對(duì)上述裝置進(jìn)行加熱；供氣單元，與上述裝置相連通，適用于為co2甲烷化反應(yīng)提供原料氣體；氣體采集組件，與上述裝置相連通，適用于收集上述裝置排出的氣體并進(jìn)行成分檢測；以及水收集組件，與上述裝置相連通，適用于收集上述裝置排出的水。

4、基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種從co2甲烷化反應(yīng)中提取水的裝置和系統(tǒng)至少存在以下有益效果之一。

5、（1）在本發(fā)明實(shí)施例中，在反應(yīng)組件的反應(yīng)腔內(nèi)co2甲烷化反應(yīng)過程中，除了產(chǎn)生甲烷外，還會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物水。因此，將吸水組件的吸水段設(shè)置在反應(yīng)腔內(nèi)，將產(chǎn)生的副產(chǎn)物水吸收，并通過吸水組件的排水段排出反應(yīng)組件之外，實(shí)現(xiàn)水和裝置中氣體的分離。本發(fā)明提供的一種從co2甲烷化反應(yīng)中提取水的裝置，可以將co2甲烷化反應(yīng)產(chǎn)生的水從反應(yīng)位置分離，以減少對(duì)co2甲烷化反應(yīng)的催化劑催化活性的抑制，同時(shí)，分離出的水可以用作飲用或電解水制o2等其他用途，提高了資源利用率及co2甲烷化效率，降低了能耗。

6、（2）在本發(fā)明的實(shí)施例中，將上述提供的co2甲烷化反應(yīng)中提取水的裝置與加熱組件、供氣單元、氣體采集組件、水收集組件連接，通過供氣單元向上述裝置提供原料氣體，在加熱組件加熱條件下，上述裝置進(jìn)行co2甲烷化反應(yīng)，并通過氣體采集組件將產(chǎn)生的氣體收集，通過水收集組件將上述裝置吸水組件分離的水進(jìn)行收集。本發(fā)明提供的利用co2甲烷化反應(yīng)制備水的的系統(tǒng)，將co2甲烷化反應(yīng)產(chǎn)生的水進(jìn)行收集，可用作飲用或電解水制o2等其他用途，同時(shí)可以提高co2甲烷化的效率，進(jìn)一步有效提高甲烷的產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)碳的資源化利用。

技術(shù)特征：

1.一種從co2甲烷化反應(yīng)中提取水的裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述吸水段包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述吸水膜為naa分子篩、ka分子篩、caa分子篩中的任意一種制得的分子篩膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述多孔支撐管一端與所述排水段相連通，另一端密封，以使選擇性通過所述吸水膜的水沿著所述多孔支撐管開口方向轉(zhuǎn)移至所述排水段內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的裝置，其特征在于，所述多孔支撐管包括多孔氧化鋁管、多孔二氧化硅管、多孔氧化鎂管、多孔莫來石管、多孔碳化硅管中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述排水段為致密管狀結(jié)構(gòu)，一端與反應(yīng)腔內(nèi)的所述吸水段相連通，另一端伸出所述反應(yīng)組件。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)組件還設(shè)置有：

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)腔內(nèi)裝有催化劑混合物，且所述吸水段伸入至所述催化劑混合物內(nèi)。

9.一種利用co2甲烷化反應(yīng)制備水的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述供氣單元與所述裝置連通的路徑上設(shè)置有控制組件，以調(diào)節(jié)進(jìn)入所述裝置的原料氣體的流量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種從CO<subgt;2</subgt;甲烷化反應(yīng)中提取水的裝置和利用CO<subgt;2</subgt;甲烷化反應(yīng)制備水的系統(tǒng)，屬于CO<subgt;2</subgt;甲烷化技術(shù)領(lǐng)域。該從CO<subgt;2</subgt;甲烷化反應(yīng)中提取水的裝置包括：反應(yīng)組件，設(shè)置有反應(yīng)腔，反應(yīng)腔內(nèi)適用于進(jìn)行CO<subgt;2</subgt;甲烷化反應(yīng)；以及吸水組件，包括：吸水段，設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)，適用于吸收CO<subgt;2</subgt;甲烷化反應(yīng)產(chǎn)生的至少一部分水；以及排水段，和吸水段相連通，適用于將吸水段收集的水排出至反應(yīng)組件之外。

技術(shù)研發(fā)人員：婁昊,伊納姆,白依山,馬高陽,任杰,王占東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28