0812基于濕度擺動(dòng)控制的二氧化碳?xì)夥照{(diào)節(jié)與高性能鈦基催化劑自給光催化膜

1、基于濕度擺動(dòng)控制的二氧化碳?xì)夥照{(diào)節(jié)與高性能鈦基催化劑的自給光催化膜答辯人：唐宇星 導(dǎo) 師：王 濤 副教授節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯 2015年4月12日J(rèn)SJ小組節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯項(xiàng)目背景SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction 移動(dòng)源：主要由包 括汽車(chē)、飛機(jī)等交 通工具排放冰川融化海洋風(fēng)暴增多沙漠化面積增大土地干旱珊瑚礁退化 固定源：由包括電廠 等大量消耗化石能源 的工廠排放CO2排放40%60%大氣圈那么剩下的50%該怎么解決呢？！1低濃度下CO2吸收成本高，吸收劑更新能耗大

2、2膜自身缺陷，單位質(zhì)量吸收的量少，效率低下3收集到的CO2濃度低，難以處理與利用膜材料的優(yōu)化光催化還原二氧化碳超低濃度二氧化碳吸附膜難題與方案節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯每KG膜可吸收18.6L CO2。浸泡在碳酸鈉中2小時(shí)即可更新。靜電紡絲技術(shù)增大有效比表面積，功能位點(diǎn)數(shù)增加。CO2吸收量與效率都增加。創(chuàng)造微觀局部高濃度CO2氛圍進(jìn)行光催化反應(yīng)。作品介紹節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission ReductionJSJ自給光催化膜在常溫常壓下即可自主吸收空氣中CO2調(diào)節(jié)濕度控制CO

3、2的吸放，更新簡(jiǎn)單低能耗有效比表面積大，CO2吸附與反應(yīng)效率較高吸收的CO2直接用于生產(chǎn)燃?xì)猓瘍?chǔ)存利用于一體CO2 + H2O有機(jī)物有機(jī)物小分子模仿光 合作用結(jié)合兩個(gè)領(lǐng)域中的新興技術(shù)并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以尋求更好的社會(huì)效益 跨學(xué)科 整合通過(guò)太陽(yáng)能將CO2轉(zhuǎn)換成有機(jī)物再利用這是對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的再思考與變革光能利用 新思路 跨學(xué)科 整合節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯創(chuàng)新點(diǎn) 模仿光 合作用仿生學(xué)SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction 光能利用 新思路新能源學(xué)科交融將大氣中造成溫室效應(yīng)的CO2直接利用起來(lái)減

4、少大氣氛圍內(nèi)的CO2 緩解溫 室效應(yīng) 緩解溫 室效應(yīng)節(jié)能減排SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction初代膜的制作節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯聚醚砜季胺鹽位點(diǎn)利用不充分節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯CO2SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction表面有效位點(diǎn)被埋無(wú)效位點(diǎn)紡絲制膜節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯SocialPracticeand Science Conteston Energy Savi

5、ng & Emission Reduction有效位點(diǎn)增加節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯CO2SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction膜與催化劑的有機(jī)耦合節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯TiO2TiO2TiO2TiO2TiO2SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission ReductionSocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reducti

6、on光催化節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯TiO2H2O光CO CH4 e-H2OTiO2CO2CO CH4 有機(jī)小分子光CO2e-CO2CO2修飾催化劑節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯CO2CO2CO2TiO2修飾物禁帶變窄提高光催化效率提高產(chǎn)物的選擇性SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction效果估算節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction如果將JSJ自給光催化膜單層敷

7、設(shè)在100m2的建筑屋頂上，且膜厚度1mm，那么在25時(shí)：m(CO2)吸收量=36.89g/(h*m2)若TiO2分布為0.1kg/m2V(CO)產(chǎn)生=2.31L/(m2*h)S屋頂=100m2,S自給光催化膜=100m2m(CO2)屋頂可吸收=3.67kg/hV(CO)屋頂可產(chǎn)生=231L/h據(jù)資料表明，核心家庭一年排放碳12.9噸即一天的排放碳量為35.4KG也就是說(shuō)，100m2的膜只需工作10小時(shí)便可使該家庭零碳排放每一幢建筑都可以是一座小型化工廠最終產(chǎn)品有機(jī)耦合優(yōu)化改性機(jī)械結(jié)合初代膜光催化劑增加膜比表面積催化劑改性 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可行性性能優(yōu)化與CPC結(jié)合與建筑結(jié)合的應(yīng)用 SocialPra

8、cticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯規(guī)劃藍(lán)圖機(jī)械結(jié)合現(xiàn)階段設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯圖1、實(shí)驗(yàn)裝置圖2、模擬實(shí)驗(yàn)裝置SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction一共2組實(shí)驗(yàn)，其中實(shí)驗(yàn)組是由膜來(lái)提供光催化需要的CO2對(duì)照組是由氣瓶來(lái)提供光催化需要的CO2節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) - COSocialPracticeand Science Conteston En

9、ergy Saving & Emission Reduction對(duì)照組(催化劑+CO2)無(wú)膜時(shí)間h峰面積因子TiO2質(zhì)量g濃度ppm/（h*g）255903.5633.404*10-40.00573338.522348774.3283.404*10-40.00572912.769445561.523.404*10-40.00572720.902實(shí)驗(yàn)組（催化劑+膜）時(shí)間h峰面積因子TiO2質(zhì)量g濃度ppm/（h*g）255203.4923.404*10-40.00573296.714344379.913.404*10-40.00572650.337443966.9063.404*10-40.00

10、572625.673對(duì)照組平均釋放CO濃度為2990.731ppm/（h*g）實(shí)驗(yàn)組平均釋放CO濃度為2857.575ppm/（h*g）節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) - COSocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction結(jié)論：兩者CO的產(chǎn)生曲線幾乎一致節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) - CH4SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction對(duì)照組(催化劑+CO2)無(wú)膜時(shí)間h峰面積因子TiO2質(zhì)

11、量g濃度ppm/（h*g）25504.0032.486*10-40.0057240.05236556.6092.486*10-40.0057285.96046181.3992.486*10-40.0057269.596實(shí)驗(yàn)組（催化劑+膜）時(shí)間h峰面積因子TiO2質(zhì)量g濃度ppm/（h*g）26351.3472.486*10-40.0057277.00837017.4012.486*10-40.0057306.05746012.9972.486*10-40.0057262.251對(duì)照組平均釋放CH4濃度為265.202ppm/（h*g）實(shí)驗(yàn)組平均釋放CH4濃度為281.772ppm/（h*g）節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) - CH4SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction結(jié)論：兩者CH4的產(chǎn)生曲線幾乎一致總結(jié)論：證明了膜吸附和光催化過(guò)程機(jī)械結(jié)合的可行性節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯寄語(yǔ)寄語(yǔ)科研自信研SocialPracticeand Science Conteston Energy Saving & Emission Reduction節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科研競(jìng)賽答辯JSJ組員名單：任