本文公开的主题涉及发电和/或从大气中除去二氧化碳。 背景技术
已指出，二氧化碳(C02)在地球上产生了一条加温的毛毯，抵消全球 暗化气体，在我们的气候中形成全面的变暖趋势。众所周知，变暖趋势 威胁着地球上的人类生命。碳氢化合物燃烧动力出现后，循环意识变得 历史性的重要。无论二氧化碳是否被视作污染物，循环作为原则需要应 用到在地球上我们所进行的所有活动中，从而实现可持续的实践活动。 循环再利用与可持续性密切相关，也是自然运行之道；例如， 一些生命 体呼入氧气，排出二氧化碳，而作为相反的平衡， 一些生命体则刚好相 反。
在过去的150年内，世界上在机动车辆、固定式发电装置和移动式 发电机内制造了超过了十亿台的产生二氧化碳的动力装置。自从卡诺于 1820年代的成果问世以来，这些发动机的指导性原理仍停留在同样的认 识领域内。传统的产生二氧化碳的动力装置通常向其周围环境中排出热 量、噪音、C02， Nox、 SOx，使燃料与排放不平衡地联系起来，因为化 石燃料来自地面，然而尾气排入空气中。
产生能量和二氧化碳的基本化学反应如下：CnH2n+2 A賴丈銜+ 59.5 N2 + m 02 /"来狀,^
nC02 +(n+l)H20+热量+ 59.5 N2/^f夯樣至丈, 2007年年初，美国最高法院大法官Stevens曾说过："温室气体非常 符合《清洁空气法案（Clean Air Act)》中对空气污染物的宽泛定义。" 美国联邦环保署（EPA)"不怀疑人造气体排放与全球变暖之间存在间或 的联系"。Stevens说，马萨诸塞州，12个州起诉人其中之一，提出了以 下诉讼：全球变暖导致马萨诸塞州沿海岸线的海平面升高，使马萨诸塞 州面临"灾难性危害的风险"，如果政府采取马萨诸塞州所寻求的规定， 这种风险"在某种程度上可能会减少"。
2007年，对于C02对全球变暖的影响的评估发生了改变；可预见， 在美国和其它国家，机动车辆、发电装置以及其它发动机的C02排放在 不久的将来将被管制。研究还表明，仅仅保持大气中温室气体（GHG) 浓度的稳定不足以防止全球温度上升。这样的温度上升已在地球的两极 开始。
附图说明
参照以下附图，对非限制性和未穷尽的特征予以说明，其中贯穿各 幅附图，相同的附图标记表示相同的部分。
图1是根据实施方式将生物质转换为能量并收集二氧化碳的系统的 示意图。
图2和图3是根据实施方式在发电的同时封存二氧化碳的系统的示 意图。
图4和图5A是根据替代实施方式在发电的同时封存二氧化碳的系统 的示意图。
图5B是根据实施方式的图解二氧化碳的行为的焓-压力图。 图6是根据实施方式的磁压辅助发电系统的示意图。 图7A、 7B和7C是根据一个或多个实施方式的由碳氢化合物沉积物 发电并同时捕获二氧化碳的系统的示意图。
图8是根据实施方式的在过程中消耗二氧化碳生成发电时燃烧所需氧气的系统的示意图。
图9是根据实施方式的燃料电池的示意图，该燃料电池包含含有超 氧化物的阳极。
图10是根据替代实施方式的消耗二氧化碳产生热量以辅助发电的 系统的示意图。
图11是能够以固态可运输形式储存所捕获的二氧化碳的可拆卸式 燃料电池模块的示意图。
图12是根据实施方式的可捕获C02的热-电过程的示意图。
发明内容
整个本说明书中，提及"一个实施方式"、"一个实践"、"实施方式"、 "实践"指的是连同该实施方式和/或实践所描述的具体特征、结构或者 特性可以被包括在所要求保护的主题的至少一个实践和/或实施方式中。 因此，本说明书中在各处出现"在一个实施方式中"、"实施方式"、"在一 个实践中"或"特征"未必均指的是同一实施方式和/或实践。此外，可以将 多个具体特征、结构或特性组合在一个或多个实践和/或实施方式中。
传统的由化石燃料发电的手段通常导致C02排入大气，从而造成之 前所说的全球变暖问题。要在根源上解决全球变暖问题，本文举出的实
施方式涉及使用不会造成co2排入大气和/或可将co2从大气中除去的方
法来发电。
在一个具体实施方式中，比如，由包括大量C02的处理的过程可以
生成可用动力。譬如，如将生物质转化为可用能量等的如工业发电等过
程中，都可能产生如此大量的co2。在处理来自生物质加工发电的co2
废气的具体情况中，包括生物质发电用植物物质的培育至通过处理所产
生的co2废气来发电在内的连续过程可以被视为在发电的同时从大气中
抽取C02的过程。
在另一个实施方式中，通过在一个耐压的容器内对气体进行磁辅助 加压，可以产生可用的动力。根据具体实践，如下所示，这样的对气体 磁辅助加压可将加压过程与温度分离。例如，这可以有助于以无需排放C02的方式通过使用处于较低温度的热源（例如，地热资源）进行热传递 来发电。
在另外一个实施方式中，利用将所产生的C02捕获在碳氢化合物储 层内的工艺，可以由地下碳氢化合物储层内的碳氢化合物沉积物生成可 用动力。因此，这种技术可以使得能够开发碳氢化合物储量以生产可用 能量并避免C02排放所造成的有害影响。
在另一个实施方式中，可以由热-电过程中燃料燃烧生成可用动力。 作为燃烧的副产品而产生的二氧化碳可进一步进行放热反应，从而将额 外的热量用于增加在热-电过程中生成的动力。在一个特定实践中，二氧 化碳副产物可以以固态形式捕获后进行处理。在这个特定实践中，因此， 可避免由燃烧生成的C02逸出到大气中。
一些实施方式涉及下述过程：封存C02，使得C02保持在可避免C02 排入地球大气从而潜在地造成全球变暖的状态和/或形式。这样的封存状 态可包括，例如，将C02作为液体和/或加压流体保持在容器中或地下， 和/或将C02保持为如盐等化合物这样的固态。然而，这仅仅是C02可以
被封存的状态的实例，要求保护的主题不限于这一方面。
在一个特定实施方式中，在C02被封存之前，可以在能够实现C02
的封存的过程中捕获C02。在一个特定实施方式中，这样的C02捕获可
包括：通过如光合作用等生命过程将C02从地球大气中除去；在加工燃
料用生物质和加工碳类燃料燃烧副产物时除去C02，以避免C02气体排
入大气。然而，这些实例仅仅是按照特定实施方式可以如何捕获C02的
实例，要求保护的主题不限于这一方面。
通过在贫化碳氢化合物储层内处理二氧化碳来产生动力 根据实施方式，尽管要求保护的主题不限于这一方面，可以将基本
上包含加压的co2 (例如液体co2)注入与贫化碳氢化合物储层相连的
井眼内。响应于钻井眼内的地热，该流体可膨胀为加压气体，这可反过 来用于生成电流。然而，这仅仅是示例实施方式，要求保护的主题不限
于这一方面。
在目前所述的实施方式中，包含基本上液态的C02的流体可由若干体相过程中的任一种提供，例如，处理生物质发电，由煤发电产生的工 业废弃物C02的收集，这仅仅列出几个实例。这样的基本上液态的C02
可在加压至大约73.0 atm且温度低于304.2 K的容器中例如以与少量成分 H20， N02和/或S(X的混合物形式存储和/或传输，C02液体混合物的温 度可大于304.2 K。
图1是根据实施方式将生物质转化为动力并收集二氧化碳的系统的 示意图。此处，传输至生物质处理装置的生物质1可包含源于近期种植 的植物的单糖和/或碳水化合物和/或木质素，这些植物以植物生命体的形 式通过生命植物生长过程将大气中C02固定。如图所示，该过程产生的 副产物可包括C02 8、水、痕量的N02、 S02和S03。在这里，使用生命 过程物质，如植物生命体或动物排泄物，使得能够通过一个动力为正的
过程将C02从大气中除去。在压縮和冷却过程之后，液态废弃物C02以
及痕量的其它化合物可从加工装置4运输出去，进行处理。
在一个特定实施方式中，可以以如图2〜图5B所示的也产生动力的 方式捕获基本上液态的废弃物C02并予以处理。应当理解的是，不过此 处所说明的在发电的同时处理co2的过程也可应用于其它过程产生的 C02的处理，要求保护的主题不限于这一方面。
图2和图3中的系统100包含多个井眼102，井眼102可能已被钻 开以提取碳水化合物沉积物，例如，原油和/或天然气。在各井眼102 中形成和/或放置有热传递面，如井下热交换器（DHE) 104，其能够使地 热Q6eo在C02流体被向下引导通过相连的管道103时对C02流体进行 加热。随着C02流体被热量qge0加热，压縮流体继续经过相连的管道106， 从而驱动相连的燃气轮机108进行发电。
在加压罐101内以基本上液态形式开始，包含加压C02 (例如，也 包含痕量化合物）的流体，被排放到第一个井眼102中，压力为P+，环 境温度为随着流体在DHE 104处接受热量QGEC)，并继续经过管道 106，流体温度上升至T+。在经过位于地面109上方的涡轮108后，流体 压力和温度分别降至P5—和T5—。在最后一个井眼处（未示出），C02可被 沉积在贫化且耐压的碳氢化合物储层内，从而保持在大气之外。随着C02填充贫化且耐压的储层，该碳氢化合物储层内压力可能上升。在封存过 程中由于压力上升，可减少可用燃气轮机的数量。如图3所示，可使用 旁通阀105，通过旁路107将连续的燃气轮机从工艺流程中除去。
在图4和图5A所示的替代实践中， 一系列的燃气轮机212可以被置 于地下，在一个井眼202内。加压C02由加压罐201导出，压力值为P+， 穿过一系列DHE208，接收地热(fE〜温度上升至T+。在各个燃气轮机 212的入口处，现时温度为T+的流体流经燃气轮机212，从而发电，并冷 却C02流体，使之温度降至T5—。因此，正如当前所述实施方式所示，每 个燃气轮机212配备有连续DHE 208，从而在相继的气体膨胀前捕获地 热。在最后的燃气轮机212之后，可以将CO2通过无孔岩石210导入耐 压的空腔206中，以永久存储。此处，耐压的空腔206可包括能够承受 盛装加压流体的贫化的碳氢化合物储层（例如，原油和/或天然气沉积物 贫化的）。如图5A所示，用于燃气轮机212生成的电流的电缆207可将 电传输至井眼202的顶部。随着C02被加入到耐压的地下空腔206中， 空腔206内的压力可以随着填充而上升。燃气轮机212可以使用相连的 旁路管214而逐个被旁通，从而'使最后一个燃气轮机（例如，最紧靠腔 206的）的出口压力与空腔206的压力匹配。
如上所述，根据特定实施方式，加压C02在通过由地热源增加烚时， 可作为地热燃气轮机的工作流体。由于C02在低于室温时可凝固，所以 低温井就可以提供有效的地热源。例如，在低于室温的条件下，C02气体 就可以膨胀而温度下降，但仍为气态，这可从室温源中吸收热量。熟井 的井眼通常高于室温，常常大于14(TC。
通过等温涡轮或配有间歇交替热交换器的涡轮所获得的理想动力可 以通过一个无穷系列的燃气轮机热交换器组合来近似。在一个步骤内，
在加压C02源部分膨胀后，在井的地热与膨胀的C02之间发生热交换。
钻开的井眼的较长的长度可使有足够的区域进行地热交换。
使用接触材料可促进地热源一n间歇热交换器之间的热交换，这类接
触材料有例如液态金属、伍德合k、和/或含有铋、铅、锡及铟的组合的 金属，或者其它能够将井眼地热传导至间歇热交换器的壁上的适当的热
22交换材料。
接近最大动力的多变涡轮和热交换器的n阶段的数量可以从总和为
无穷的膨胀和热交换的无穷小阶段出发来导出。由在不同类型膨胀期间
的压力和体积之间的幂定律关系开始，取得动力的阶数可以确定如下： P义"=p义"=p"=常数
« = 1对于等温过程
令系统作功为W+，对系统作功为W-。热量dQ未立即设定为0， 由于这是一般情况，并且热量可进入或离开系统。以密度p装入时的压 力和体积可按理想气体定律来关联。
— z 人
『
p-
=-JV
P乂
其中，p+为膨胀过程中的高压，p-为膨胀后的低压，p为一般化压力 项。当从高压向低压积分时出现负号。其中p为与给定压力p相匹配的 一般化密度，a为p对p的多次幂函数。
1 S o; ^ y
等温^多变^绝热
^、 、&
灯+ 将压力变i
伞二
P-
P归一化为压力比
「
f 、 s 1
、幻
-离开系统的功为正，W(+);从而得到多变功率公式。formula see original document page 24
当a取值为l时，功公式似乎为无穷乘零，然而这可以显示，以上
公式为等温，最大功率状况。
(等温，《 —
1
lim『=^-±^
『'
,丄
/ 、 or-1 — 扁 1_ 扁 1_ 闷
、p" 、""
dw Ja da
w = 1--
a
J" _2 ——="
da
灯a
—2
lim-
广 、
In
、尸" 、P"
-a
_2
=—/?r(i)in
对等温的逼近，通过一系列多变膨胀然后热交换，可在现实中实现。
逼近最大可得功率（等温地热功率）所需的n阶段的数量可通过与上述 类似的步骤估算出来，如下所述。
将P比率归一化，令膨胀器/热交换器为连续的n阶段。formula see original document page 25
实际上，压力比越大，使所得功最大化所需的n阶就越大'
formula see original document page 25
其中，"^02为穿过涡轮流到井下的封存cO2的摩尔流速，R为理想 气体常数，Twell为井温，PH为高压，PL为出口低压。C02临界压力为72.9 atm，但是，如果加入少量H20，混合物的临界凝结压力可能发生改变。 使用70atm，和1.3的C02多变常量，可估算出n次涡轮/热交换阶段的 数量如下：formula see original document page 26n —5阶10%误差 40阶1%误差
2006年，12,500英尺横向钻井费用，以美元计，已接近两百万；例 如，按照图4和图5A所示实施方式，5到40阶将需要是与12，500英尺 的底部热区相符合的长度。较长的井眼长度可以提供足够的热交换接触 区域。随着向井内填充C02，低压出口可接近高压源，因此，所需阶段 可能越来越少。在最大可获得功率W^的表达式中，出口低压P^可以为
变量，并可接近Ph。 PL与其他封存变量的函数关系可以如下所示：
formula see original document page 26
PL为C02流速、填充时间t、地下空腔容积V^,的函数。随着Pl増 加，该过程可采用阶段的旁路，直到最后所有的阶段被旁通，并从井眼 中除去，将井眼密封使其维持压力。
油井钻孔顶部直径可由30英寸开始，在底部尺寸可窄至<11英寸。 可以有空间，或可以产生空间，以便于埋入一系列的燃气轮机以及间歇 热交换器。地热井直径常常大于油井直径。在一个实施方式中，热交换 器或者燃气轮机均无需位于地下。如果热交换器位于地上，则另一流体， 如热水，可以从地下井中抽出，并用于加热地上的co2。在另一个实施 方式中，燃气轮机仍置于地上，而热交换器可以置于地下。
微涡轮，定义为尺寸为cm或mm量级，在涡轮内使气体以非常高 的雷诺数（[Proceedings of ASME Turbo Expo 2003 Power for Land, Sea, and Air June 16-19， 2003, Alan H. Epstein, et. al and Science 23 May 1997: Vol.276.no. 5316， p. 1211)进行运动。高雷诺数流动提高了热传导性能， 并使得能够在在涡轮与外部热源之间进行透壁热交换。
以上结果显示，C02的热力学特性引入了一种具有5次热交换的6 次2x膨胀^〈70atm)以发电的实用构造。
随着贫化的碳氢化合物空腔内的压力上升，膨胀器/热交换器配对将 依次被旁通，直至腔内地下压力接近初始C02压力；出于耐压目的，此时可以密封钻孔。
此处所述的实施方式中，在C02被封存时，可以产生电力。由于植 物从大气中获取C02，而C02可被置于地下，整个过程可以从大气中除
去C02，从而阻碍全球变暖。图1至图5A所示的上述过程可以在除去
C02的同时进行发电，因此称之为功率为正，C02为负。可以通过Pi^的
稳定上升来限制总功率。
无论井最初为硫酸性或是低硫性，这种工艺均可工作。如果在将co2
封存到贫化的油气空腔内的同时使用涡轮进行发电，对付地下化石燃料
的杂质则不成问题。C02的临界温度为31°C，但是如果加入少量H20，
混合物的临界冷凝温度大于3rc。如果井温相对较低，co2水混合物可 以以液体形式保持于地下。
在一个实施方式中，过程可以使用处于加压状态或碳氢化合物基本
上贫化状态的井；因此，通过以封存过程获得C02动力可获得钻井投资
的二次经济收益。如果将碳交易价值分配给封存的co2，则通过以封存
进行C02地热发电所产生的电力的价格可以低于0。
图5B为描述根据图2至图5A所示的具体实施方式的C02流体的行 为的压力-焓图。在一个实施方式中，点A处，最初可以使高压C02液体 (例如，压力处在1200psia)由加压罐中流出。在与400K的地热源（例 如，与上述的DHE)进行初次热交换之后；在点B处，在保持压力的同 时，C02流体转变为新的焓值和温度。此处x轴表示焓，可以通过地热源
而增大，而y轴表示压力，P。在C02的临界压力以下的区域G至相包 络线的右侧为C02气相。区域L表示C02液相。沿着等熵线S可以发生 绝热膨胀。在这一特定实施方式中，表中显示有6个压力下降的膨胀阶 段，各由1〜11的奇数表示。图中A与B之间、从1至11向下的箭头 方向表示压力下降直至压力在点F处达到封存地下空腔的压力的过程的 方向。此处有5次热交换，由1〜11的偶数表示，为水平线，接收地热， 处于恒定压力，增加焓值。
图2至图5B所示的过程涉及：将井眼内的C02流体管道输送至地 下热交换器内，随后利用COJ彭胀来驱动一个或多个涡轮，涡轮可置于地上，或位于井眼内。不过，在替代实施方式中，可以使用地热源来产 生蒸汽或热水，从而在置于地上的热交换器内使热量作用于流体CCb流 体。然后通过位于地上的涡轮，可以利用C02流体膨胀进行发电。
代替用作固定式发电工艺的输电，生成的电可在地上通过就地电解 转化为氢；从而生成可运输的燃料，如H2。
原则上，体相C02可从FutureGen电厂（美国规划的带有碳捕获的 燃煤发电）或称作ZeroGen的澳大利亚版本处购得。考虑到碳排放额度 的交换，此C02可以为负价格。在通常的采煤过程中，煤中每100个碳 原子放出一个等同甲烷的碳原子，最终成为C02。撇开这一点不谈，一 般从FutureGen煤电厂处购得的C02，如果进行封存则为一种C02中性燃 料。
在某些情况下，如果原油仍处于沉积有C02的地下储层中，，则沉 积的C02可以在重油中鼓泡并通过溶解性得以保留。捕获C02的生物质 发电装置与地热C02涡轮封存发电可形成一整体过程， 一个利用C02地
热发电的MW电厂一年可除去多达一百万公吨的C02。如果使用现有已 钻开的钻孔，且钻孔未拓宽，则一个井眼可接受的的涡轮尺寸及流速， 可能小于典型的生物质发电装置的C02产量；因此，可以使用多于一个
的C02地热发电用井眼。
尽管C02在封存之前可转化为甲垸、乙醇或甲醛，以减少封存物的 挥发性，但这些潜在的C02形式每一种都会污染地下水，燃烧，重要的 是，如同说明的那样，可能无法通过燃气轮机热交换交替序列进行发电。
在特定实施方式中，由于水在C02高得多的温度凝结，所以可以使
C02地热发电比水/蒸汽地热更有效率。由于C02可以在低于室温时凝结，
所以有着较低温度的井可被当作地热源使用，更多的浅井可被当作地热
源使用，与水/蒸汽地热工艺相比，co2地热发电加给地质的热应力就更少。
使用直接地下发电C02封存，在15(TC的井中，开始可生成约15 kJ/C02，随着井不断被填充，此功率将接近0。从大气中除去的C02可以 为未建立化石燃料发电装置所避免的co2，以及被封存在井下的源自固定于植物生命体内的大气C02的co2。磁压辅助发电
一个实施方式中，气体被吸附到在磁场的作用下被诱导的易磁化吸附剂上。随着磁场被移除，吸附的气体可以释放进入一个耐压等温罐内，随后引导经过热源，之后被引导去驱动燃气涡轮发电机。如下所述，这样的磁吸附和脱附能够实现在发电过程中使温度与压力分离。在一个特定实施方式中，例如，采用这种工艺可实现在较低温度下由地热源发电。此处，将机械压縮机用于由低温地热源发电可能就足够了 。
参见图6，压力罐303可以含有合适的磁性吸附材料，与磁场B B=B+的施加相响应，从空气中吸附氧气。这在室温下就可实现，并可使富氮空气305逸出。
按照实施方式，用于在罐303中吸附氧气的磁性吸附材料可以包括任何适用于与磁场相响应而与氧气结合的固体材料，例如，如亚铁磁性、
铁磁性或者反铁磁性过渡金属等易磁化吸附材料，包括：
Fe304 -a, "Fe304, Gd203， Ni, Mn304, Dy203, Dy, Ho, Ho203…
然而这些只是磁性吸附材料的一些例子，要求保护的主题不限于这一方面。
在罐303内的氧气吸附之后，可以将罐303封死，与周围空气隔绝，将罐303置于与热交换器311和气体膨胀器313流通。在一个实施方式中，当进行脱附步骤时，罐303可以变为罐309。作为替代，也可将吸附剂/吸附质配对从罐303移至罐309。在去除磁场时，将磁感应强度设置为0， B=0，所吸附的氧气可脱附到加压等温压力罐309，使其在室温重新平衡，随后引导经过热交换器311，再引导去驱动涡轮313从而产生电流。
吸附之后，从磁场（B=0)中去除吸附材料。随后可以使氧气在压力罐309内从易磁化吸附剂上脱附。此处，与如果磁场被移除则促成脱附的这种脱附相比，脱附可以由吸附活化能的熵变造成。
如果氧气在绝热状态下脱附，当它脱离被吸附的状态并填充压力罐309时，气体可以冷却。这个过程类似于已知的在居里温度接近室温的铁磁性钆固体内经常发现的绝热退磁。如果氧气等温脱附，气体在脱离被吸附状态并填充压力罐309时可能有冷却的趋势。不过，这样可以产生
从周围到压力罐309的热流（如QDe)。按照一个实施方式的工艺中可具有交替的基本上类似的吸附床。当303正在加载氧气时，基本上类似的床309正在卸载氧气。然后，这些床可以交替使用；新被加载的罐303随后在309位置处进行卸载。利用简单地将罐或吸附剂在磁场内移进移出以及打开和关闭阀门来实现和阻止流动，从而使吸附床和脱附床交替使用。由于通过改变磁场可以使罐309内压力上升，并诱导冷却，所以这种工艺可被称为"磁压"。
与空气接触的易磁化吸附剂（*)可吸收02。这种02吸附现象可以通过磁场在提高磁感应强度（B=B+)的状况下增强。根据实施方式，例如，可以诱导热量QDE进入环境热量导致的脱附过程。在另外一种替代方式中，脱附过程中使用的热量可以来自吸附过程中产生的热量。而在另外一种替代方式中，脱附过程中使用的热量可以来源于环境，而在吸附过程中产生的热量可排放到周围环境中。还有另外一个例子，可使用地热来供给热量QDE。
在当前所述实施方式的磁辅助吸附，固态吸附材料经受变温；因此节省了吸附剂加热（应用于变温吸附（TSA)工艺）的能源成本，并允许使用较大范围的室温稳定过渡金属。在每个床加载和卸载后，用于吸附的罐303可与类似或相同的罐（指定的罐309)交换。使用磁性吸附/脱附无需对床进行冷却，而TSA正好需要。因此，冷却速率不会影响工艺。
根据实施方式，顺磁性吸附质和易磁化吸附剂的自旋拓扑和磁交换耦合程度可由偏摩尔磁钜进行量化。吸附/脱附的平衡以与施加机械压力可以使平衡移动同样的方式发生移动。Ozeki等[J. Phys. Chem. 1991，95,7805-7809 7805， Magnetoadsorption and Magnetodesorptlon of NO onIron Oxides: Role of Magnetism and Surface Structures of Solids, SumioOzeki, Hiroyuki Ucbiyama, and Katsumi Kaneko]在亚铁磁性和反铁磁性铁氧化物上使用<1特斯拉的场得到了 NO(g) (Xm=+l,461Xl(T6Cm3m0r')的清楚的脱附和吸附磁性增强。NO (g)在亚铁磁性和反铁磁性铁氧化物 上的磁吸附/脱附随着磁场强度的增强有上升趋势。
在压力增强和低于室温的状态下，NO(g)和02两者具有接近一致的 压縮系数，这一点对室温附近的理想气体膨胀工艺的操作可能十分有益。
但对H20和N02并不起作用。
如上面所指出的，从压力罐309脱附出的气体可导入至热交换器 311，从而驱动涡轮313。此处，作用于热交换器313的热量QeP，可由化 石燃料蒸汽循环过程中的大型蒸汽冷凝器供给，温度接近10(TC，或由地 热源或者由任何热源供给，如放大的光子（也称作使用凹镜的集中太阳 能，从而由太阳光产生高温）。这样的QeP的地热源可以实现发电而不向
大气增加C02的工艺。
应用于涡轮313的热量Qi可以包含等温膨胀器中透壁从周围环境中 吸收的热量。地热透壁加入膨胀器这一过程中极大地增加了膨胀器在每 02分子膨胀时的发电量。
QeP的地热源可以如此取向：系统300的部分可以置于地上。如果从
地下抽取热水供给Qep，热交换器311和膨胀器313可以均位于地上。热 交换器311可以位于地下（所谓的DHE)，而膨胀器313则位于地上。 在另一个替代实施方式中，热交换器和膨胀器可以均位于钻孔内，直接 接收地热。可就地从空气中获得氧气，也可就地向空气排放氧气，实现 零空气污染过程。与太阳能相比，这样的过程有着更高的功率密度，在 更小的空间内更快地发更多的电。由于甚至由低至373K的热源也能够发
电，所以C02中性磁压地热发电工艺无需特殊选址，这一点与当前地热
发电选址的限制相比，这一工艺更为普遍流行。
如果系统300的膨胀器313位于地上，Qi不会将额外热量增加到电 能。如果等温膨胀器和热交换单元311均靠近地热源，则热量可以在地 热最高温度T+以QeP和Qi增加到该工艺。在替代实施方式中，任何热源 均可应用于热交换单元，如工业制造业废热。这样，在与热源无关的情 况下，该工艺可以改善热-电过程的效率。
在特定实施方式中，源自磁矩滞后的磁性吸附材料的潜在低效率与材料有关。在特定实施方式中，可以使用超导磁体来辅助上述吸附工艺。 作为替代，也可使用永久固态磁体。高温超导磁体可以进行降温，可能 需要能量以对磁脱附或磁吸附过程做功。这一工艺需要相当大规模地返 还电能以达到磁脱附目的。在特定实践中，实现磁脱附所消耗的电能可 以由电源供给，如地热能生成的电流，或其它不排放C02的能源。此处， 我们可以看到，磁脱附和磁吸附所消耗的电能与工艺的电能产量相比较 小，在等温退磁脱附过程中，消耗的电能通过在罐309的热吸收而具体 地返还到工艺中。
按照实施方式，由于通过磁场作用使得罐303内压力上升，并诱导 冷却，所以系统300可被描述为"磁压"，内能为U，根据定义可知U不 是如重力、辐射热和磁场等体力（B)的函数[G.Astaria. Thermodynamics, 1989 Plenum Press]。
"4(B) (1)
内能微分定义为功微分和热微分之差： dt/"2-, （2)
脱离系统的功定义为正值，进入系统的功定义为负值。同样，功为
体力的函数，表示为： 『=/(B) (3)
为了满足之前提到的三个特性（1) 、 （2)和（3)，如果对等温系 统进行体力做功，则热量Q必定被诱导离开系统。由于必须能够向周围 环境加入或减去热量，所以此处这样的过程必须为等温。之前所述可被
总结简化为：
認
2
乂r
乂r
S形
退磁的作用可取消之前在罐303处对系统做的功。功和热量的变化 的定性检査可对研究以上所述偏微分具有指导性。formula see original document page 33
+(^表示退磁（-B)时诱导进入系统内的热量。
体力热量和功的三个其它规律也可以适用。三个其他选择之一可包 括如铁磁性钆等材料在居里温度附近的等温磁化。绝热磁化可以将铁磁 性钆系统加热，而等温过程可诱导热量离开系统进入周围环境中。此时， 磁化可表示为对系统所作的功（-dW)和诱导离开系统的热量(-dQ)，由 于(3B)t为正值。此处所描述的磁化作为特定实施方式的体力的一个例 子，应当理解的是在替代实施方式中，也可使用其它的体力，而不偏离 所要求保护的主题。例如，其他类型的体力可包括例如磁场变化、重力、 伽马射线、微波能量、如来自阳光等的光子、辐射热，仅列举几个例子。
在分子热力学中，热量Q可以描述处于量子力学能态下的物种的数 量 [Donald McQuarrie, Statistical Mechanics, University Science Books, 2000， page 44]。如果狭窄的数量分布被拓宽，热量Q则为正值。如果磁 场B的磁感应从系统300中移除，例如，以场取向排列铁磁性吸附剂和 顺磁性吸附质不再是趋势。因为能态的粒子数增加使热量Q为正值，所 以那个能态附近的狭窄粒子数分布可被拓宽，而且诱导热流进入等温系 统。
在系统300中，考虑2个冷却事件。首先，脱附可能需要热量来补 偿气体和固体相互物理作用的损失。其次，在对渐縮/扩张喷嘴的类似分 析中，当气体从吸附剂表面膨胀到自由体积时，冷却可以发生。冷却可 由氧气从吸附剂表面附近的近二维空间膨胀到压力容器309的三维空间 从而填充可用容积所引起。这里，通过考虑脱附氧分子的动能，可对冷 却予以定量估算。
如果氧脱附处于等温状态，可从周围环境中获得热量QDE。使热量 进入系统中的驱动力可能产生于与表面到自由体积膨胀冷却相比较暖的 周围环境的温度梯度。当周围环境作为热源时，等温压力罐309的温度可以不大于周围环境的温度。罐303的吸收热量同样可作为热源，固态 吸附剂可能会造成热容阻力。
在一些实施方式中，绝热脱附膨胀中热量QDE的抽取可应用于不同 系统（未示出）的冷却。这里，在其它系统内的热量（^E抽取可对其它 系统造成冷却效果。
在一个替代实施方式中，磁压效应与磁热效应有关，然而，至今为 止在科学或专利文献中还未有磁压效应的说明。
按照实施方式，压力罐309和膨胀器313的空隙体积的特定设计可 以决定在热交换器311内产生的氧气压力。存在的加压氧气，随后在热 交换器311中由地热源（图6标识为QeP)加热至所希望的高温T+。
被加热的氧气随后在涡轮313内可以绝热、等温或多变膨胀，产生 功#。等温和多变膨胀可从地热源处（或任何热源）获得更多的热量； 然而，绝热膨胀不能向系统中加入任何新的热量。
氧气最后可由涡轮313排回到大气中。取决于膨胀是绝热、等温还 是多变以及与增加的地热相比的起始压力，阶段314处的出口温度可低 于、高于或等于周围环境的温度。与蒸汽循环发电工艺相比，这一点极 占优势，这必然使排气温度高于周围环境的温度，通常处于373K左右。 因为蒸汽工艺在373K受限，与磁压发电工艺相比，高温T+对于蒸汽循 环发电工艺而言可能较高。
在当前所述的实施方式中，氧气可包括独特的高顺磁性气体 X 二+3，449xl0-6cm3m。r';文献显示，如果02吸附在血红蛋白上（Hb02)， 则每个血红素在室温状态下的磁化率为2,460xK^cm^or1 [Protein Sci. 1993 2: 1975-1986， M. A. LOPEZ and P. A. KOLLMAN]。在窄缝空间石墨 纳米粒子中， 一个独特的潜在场可在显示出反铁磁性02吸附质现象的范 围内与02相互作用，[Inorg. Chem.， 1999， 38， 5755-5768]。
对于包括Co， Mn， Fe， La， Pt， Rh， Cu和Ir的许多分子过渡金属 络合物已知有可逆02结合；室温附近的02吸附也很普通（如血红蛋白）。 在强磁场中，02有公知的沸点降低，由90K降至77.4K[A丄Meachin and M.W. Biddulph， The Effect of High Magnetic Fields on the Vapor Pressure ofNitrogen, Oxygen and Argon, Cryogenics, 18， 29-32 (1978)]，该文献的目的
在于说明，通过在易磁化吸附剂上的吸附可以可在室温条件下使用o2。 典型的易磁化吸附材料有亚铁磁性、铁磁性或反铁磁性过渡金属，
包括，例如：
Fe304 -a, "Fe304, Gd203, Ni, Mn304， Dy203, Dy, Ho, Ho,03 ...
易磁化吸附质可包括例如02、 一氧化氮（NO) 、 NIT、氢化羰基铁、 氢化羰基镍，仅举几个例子。在一个例子中，假设1.5摩尔的氧分子从一 千克的比热为0.18 kcal/kg的易磁化Fe304中脱附出来；假设Fe304氧结 合能为5kcal/摩尔，则进入系统的热量可产生约41 Kelvin的冷却。A.M. Tishin [Nature, Magnetocaloric effect: Current situation and fUture trends A.M. Tishin， 12 March 2007]描述了一级磁相变材料产生最强的冷却效应， 然而这些材料有显著的滞后性，这造成磁热冷却的劣化。己对其磁热效 应进行了检验的这种一级相变集中于固体点阵几何变换，如由磁场诱导 的铁磁性立方奥氏体相转换为正方马氏体相。固体点阵中的原子的移动 通常具有高滞后性。此处在至少一个实施方式中提及的磁压效应包括伪 相变，气体脱附，这种气体脱附不一定需要固体点阵重取向，因此提供 了降低滞后性的可能。
挥发性气体在室温条件下以较大摩尔数吸附在每体积吸附质上。二 氧化碳就是一个很好的例子，因为许多吸附剂在室温条件下能够吸附相 多达6摩尔C02/kg吸附剂[Energy & Fuels 2003]。
此处描述的磁压地热工艺为C02中性地热工艺；并不涉及C02，但 在发电过程中不必排出C02。由于化石燃料工艺通常向大气中排放C02， 而以磁压地热工艺取代化石燃料工艺避免了大气中C02水平的进一步增 加。
与可能受到水的凝结温度的限制的注水蒸汽地热工艺不同，根据一 个实施方式所述的特定磁压地热发电工艺使用氧气，而它在室温条件下， 处于任何压力状态下都不会凝结。这样的C02中性磁地热涡轮发电可将 压力和温度变量分离，因此能够实现将电从热中抽取出来而不用散热， 和从所谓的"低级别"热（T<400K)获得电。其它低温地热工艺包括异戊烷循环，需要散热来凝结异戊烷。
由地热发电装置的经验可知，注水蒸汽地热工艺可对地热源进行过 冷却，并可在蒸汽涡轮上产生压力锤；压力锤和对地热源的过冷却可以 使用这个新的磁压地热工艺来避免。
地表下，在上地幔内温度梯度变化剧烈，在更深地幔处（400-670km 和更低）更为缓和，在合理的（经济方面和技术方面）钻探深度处，第 一个地表下16英里处，温度梯度随深度变化更为剧烈。
co2中性磁地热涡轮发电工艺可实现在较浅深度处获得地热，因此 可节约通常与深度呈非线性的钻探费用。Augustin等人[7PROCEEDINGS， Thirty-First Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, January 30-February 1, 2006SGP-TR-179, Chad Augustine, Jefferson W. Tester, Brian Anderson]描述了费用与深度的 非线性主要为在更深处所需的增加的套管（和灌浆）以及钻头旋转的函 数。由于该工艺可抽取低级的热量，所以磁压地热工艺可实现较浅的钻 探和较少的套管。
与水/蒸汽地热工艺相比，在同样的地热温度下，C02中性磁地热涡 轮发电工艺可获得更高的效率。
磁场消耗的功由氧和易磁化吸附剂之间的电子耦合相互作用决定。
吸附附近出现高超压，附近可遭遇再次吸附。例如，可以使用产生 体积膨胀做功的限定超压。
氧甚至在较高压力且低于室温的状况下都具备接近一致的压縮系 数。另外一种比较适合的顺磁性气体为一氧化氮。 一氧化氮需要被存储 于一个封闭的回路循环中，相比而言，氧气则应用于一个开放回路发电 循环中。可从亚铁磁性、铁磁性、反铁磁性过渡金属吸附和脱附的任何 顺磁性气体或磁性气体均适用。
由于氧气极易挥发，所以与脱附相比，通过磁场增强吸附是最佳选 择。当磁场改变时，可实现吸附/脱附动力学的活化能的差异。
通过碳氢化合物储层发电同时捕获二氧化碳
如上所示，将碳氢化合物燃料用于获得能量会造成大量的C02排放，而据信C02是造成全球变暖的罪魁祸首。根据实施方式，可将碳氢化合 物用于生产能量同时捕获在这个工艺中产生的部分或全部的co2。
根据实施方式，原油储量可分为三类：1P、 2P或3P储量。已探明 储量可指定为1P，定义为具有高百分比确定性的可由相对低风险和己知 方法回收的那些。出于说明目的，可将1P的子类别指定为IP-R，定义为
如本文所述的特定实施方式中的原油已被回收并可提供潜在的存储co2 的空间的地下地质缺口。
在一些情况中长时间保持原油和天然气的地质构造可以提供co2的
自然形成存储空间。IP-R的空腔可由多孔岩石层形成，上方为无孔岩石
层，使得无孔岩石层形成从地质学角度上来说在之前截留住自然压力下 的碳氢化合物沉积物的穹顶。这里，保存完整的穹顶可提供能够潜在地
封存C02的耐压空腔。IP-R空腔也可包含不同数量的未回收的碳氢化合 物沉积物，这可以使用本文所述的一个或多个实施方式来加以利用。
为了使地下所剩C02量最小化，提高驱油效率（EOR)的商品化实 施装置通过操作其注入，从而使C02可应用于另外一口井。相反，至少 在一个实施方式中，目的就是封存C02。据信，在成熟油气储层中，有 超过八百二十四亿公吨的封存潜力[US D.O.E National Energy Technology Laboratory, NETL]。仅仅一年从大气中除去十亿公吨的C02，就已经可以 显著地减缓以上所提到的全球变暖效应。因此，IP-R成熟油气地下空腔 的潜力是巨大的。在替代实施方式中，可将不可开采的煤层用于C02的 存储。这里，据[NETL]估算不可开采的煤层中存在超过一千八百亿公吨 的C02封存潜力。不可开采的煤层中还可能包含有重要的潜在能源，如 煤层气，这种物质现在难以被经济性地获取。
经探明储量加上极可能储量，称为2P类储量，是已知地质和工程技 术可能回收但具有一些不可回收的风险的那些储量。经探明储量、极可 能储量加上可能储量，称为3P类储量，是低确定度（10%确定度）的可 回收的那些储量。这些储量有着相对较高的风险。特定实践可以实现将 一些2P类和3P类储量用于生成有用的能源，而无再将碳氢化合物取出 地面。对一个地区的油田进行研究，表明2P类和3P类储量相当多。例如，
Timano-Pechora地区油田有仅23%的经探明储量和33%的3P类储量。对碳氢燃料资源的需求使人们对深度更深和温度更高的井更感兴趣。温度较高的井通常钻探费用更高，而且伴有不断增长的安全性和经济方面的风险。如根据特定实施方式所述，可从更深和温度更高的井中回收碳氢化合物，而这是其他方式无法以合理的费用获取或回收的。
据估算，海底下埋藏有一万三千亿桶油。 一些实施方式使得可以更容易利用这样的难以获取的碳氢化合物。在美国，来源于三种具体的非传统资源（含气页岩、煤层和致密砂岩）的天然气对国家气体供应的贡献在过去的20年间显著增长。美国能源信息局（EIA)等已将这些资源强调为在下一个二十年间的关键供应源。美国国家石油委员会(NPC2003)估算了由下述48个州的这三种资源技术上可回收的气体的体积为超过二百九十三万亿立方英尺（TCF)。
众所周知，世界各地，尤其是委内瑞拉、阿尔伯塔以及美国的山地地区，有着极为丰富的页岩油和焦油储量。此处说明的特定实践在某种程度上对于所有这些地质状况都具有价值。开采2P和3P类油储量、已被钻探的IP-R井、难度较大的热井、海底储量、含气页岩和煤层气的方法和工艺可极大程度增加世界范围内可获得的碳氢化合物储量，从而为世界经济带来巨大的收益。
开采地下碳氢化合物沉积物所用的常规技术包括：例如，地上抽取沉积物、运输抽取出的沉积物、将抽取出的沉积物精炼为有用燃料产品、将该燃料产品运抵客户以进行燃烧，而这种燃烧随后会产生C02。之前的解决全球变暖的根源的尝试集中于封存由燃烧产生的co2。如特定实施方式所述，可以开采地下碳氢化合物沉积物来在无需在地上对地下碳氢化合物沉积物进行抽取并同时在地下进行co2封存的情况下进行能量生产。这样，避免了费用昂贵的原油精炼，使得可以利用迄今为止太昂
贵而未从地下抽取的碳氢化合物储量，并能够实现封存C02而无需为C02
安装管路，或者保持地下天然空腔的结构完整性及耐压性。
在一个特定实践中，从地上将燃料电池插入天然地下碳氢化合物储层中，并可以将燃料电池的阳极置于与碳氢化合物储层内的碳氢化合物沉积物相接触。随后该阳极与碳氢化合物沉积物反应，从而产生电流、H20和C02。这里，在该反应中生成的部分或全部的C02可以留存捕获于碳氢化合物储层中。不过，这仅是示例实施方式，要求保护的主题不限于这一方面。
如特定实施方式所述，在钻探进入难以达到的化石燃料储层并使地
下燃料与燃料电池（如固态氧化物燃料电池（SOFC))接触时，氧气可以通过SOFC的陶瓷膜与碳氢化合物沉积物相接触，产生电磁力（EMF)。替代实施方式也可采用不同类型的燃料电池，如熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。工艺中所产生的大部分C02可以残留在地下储存碳氢化合物沉积物的相同位置。在这里，可保持井内压力以及在所给碳氢化合物区域内的与其它井相连的井的压力。
在一个实施方式中，这种工艺所发的电可被传输到海面和/或地面之上，并到达为公用电网供电的位置。在一个替代实施方式中，这种工艺
所发的电可应用于由水电解生产高压H2。这样的氢气可用作可运输燃料，
并且可以无需精炼而直接输送到终端用户（例如，使用移动式压力容器的船、列车或卡车）。而且，如以上所述，在电解过程中生成的氧气，以及空气中的氧气，可被输送至碳氢化合物储层内到达SOFC的阴极侧，从而对发电循环起辅助作用，使组成空气的氧气被送到井下以完成该循环，供SOFC的阴极使用。某些实施方式中，阴极处富集的氧气可提高SOFC性能。
图7A显示了在不将碳氢化合物沉积物从地下取出的情况下由碳氢化合物沉积物发电的系统320。此类碳氢化合物沉积物可包括：天然气、煤层甲垸和/或低硫原油。在具体说明的实施方式中，碳氢化合物储层328中的碳氢化合物沉积物可通过从地上334处钻探穿过无孔岩层323来获取。不过，在一个替代实施方式中，这样的储层可以位于海底下，需要钻探穿过海底来获取。在当前说明的实施方式中，燃料电池324的阳极可以与碳氢化合物沉积物CnHm相接触，从而按照下述反应（5)来发电，所发的电通过电缆331进行输送：CnHm + (n + m)02 — nC02 + m/2H20 (5)
此处，燃料电池324对这种反应起促进作用，燃料电池324从若干来源中任一个处供给氧气，如源于空气321的氧气，这可以通过鼓风机322向下抽送给燃料电池324。另外，如图所示，惰性氮气332可以从燃料电池中排出并释放。在使用SOFC的特定实施方式中，由于SOFC可以在跨越陶瓷膜产生压力，所以鼓风机322无需再产生压力。SOFC的这一特征能够实现使用来自空气中的大气压力氧气，来氧化自然加压状况下的地下碳氢化合物沉积物，而无压縮机的能量消耗。空气进料中的氧气可被引导至以与SOFC的阴极密切接触的方式高速流过，从而获得良好的物质传输。在替代实施方式中，正如以上讨论的一样，可以从加压容器（未示出）将纯氧输送至SOFC324的阴极。钻孔内可以设置空气入口，用于将氧气送入SOFC，同时使富氮空气由SOFC处排出并流入大气。
无孔岩层323在碳氢化合物储层328中可以起到自然保持地下压力P+的盖子的作用。形成为长管阵列状的燃料电池324可被投入碳氢化合物沉积物中，逐渐将温度变为T+。此类碳氢化合物沉积物可为以下若干碳氢化合物沉积物中的任何一种，如天然气、低硫原油。在导入燃料电池324之前，可使用若干原位方式技术中的任何一种来对碳氢化合物储层328中的碳氢化合物沉积物进行脱硫处理，清除矿物质，并降低粘度。碳氢化合物沉积物325,符号表示为CnHm，可以通过温度为T+的燃料电池324附近处的热量而进一步降低其粘度。同样，通过原位降低碳氢化合物沉积物的平均分子量，也可达到降低粘度的目的。这里，原位降低粘度，还可通过对高分子量的碳氢化合物进行酶促、催化和/或细菌作用而转化为较低分子量碳氢化合物来实现。可以将氢气注入井内，增强这种降低分子重量的工艺。在另一个实施方式中，基于因其在极端环境下发挥功能的能力而命名为嗜极菌的菌株的生物催化剂可将重型碳氢化合物转化为较为清洁的原料。实验室规模试验显示，向原油中加入此类生物催化剂可减少多至40%的有机硫氮浓度，以及多至50。/。的金属[EugenePremuzicandMowLin， 1999]。通过挑战性生长过程而停止新陈代谢的新微生物制剂以生物化学方式在极端温度、压力、PH值、盐和有毒金属浓度的条件下进行固态含碳物质的转化[美国专利号：6，294，351]。 SOFC的高温有可能破坏嗜极菌，或使其燃烧。这样，使用此类生物催化剂可分两步实施。首先，嗜极菌可以进行阳极淤积物质的原位收集。其次，在SOFC的高温运行期间，可将嗜极菌从SOFC处清除出去。作为替代，此类嗜极菌可被位于地下的另一介质吸附，而远离SOFC位置。此类嗜极菌的作用还可降低最初原油沉积物的粘度。[Brookhaven NationalLaboratory News Release Dec. 11, 2001]
如同所示，按照上述反应，碳氢化合物沉积物325可在燃料电池324阳极处反应，生成副产物C02和H20。此处，原油和水的密度差异可以自然地使两者分开。靠近燃料电池324的水可以以蒸汽的形式存在，并倾向于从燃料电池324处逸出，在形成碳氢化合物储层328的较冷的地质空腔处转化为液态水。这种逸出和凝结可降低水对燃料电池324阳极的氧化影响。
如果无孔岩层323下的压力变得实质上高于碳氢化合物储层328的天然安全且可维持的压力，降压339可释放一些C02和/或碳氢化合物沉积物。此处，地质学家和工程师可对无孔岩层323进行一些试验，以确定压力是否可以高于地质空腔的自然压力保持能力。由于这些地质空腔上百万年来都处于高压状态下，可认为其能耐受其自然产生的原始压力，只要井最低限度地开口即可。在这里所描述的工艺的实施方式中，使地质空腔最低限度地开口可以提供合适的用于C02的地下封存的位置。可放置基座和/或平台330，以辅助钻入碳氢化合物储层328。可使用电缆331将电能传输至公用电网。如以上指出的那样，作为替代，来自电缆331的电能也可用于通过电解就地生产氢气。
按照实施方式，碳氢化合物储层328内的碳氢化合物沉积物的反应生成的C02可被截留和/或封存于由无孔岩层323形成的穹顶底下，在该处储层328的自然压力P+得以保持。在一个实施方式中，这样的C02可以气态、液态或气液共存的形式存储于碳氢化合物储层328内。作为替
代，这样的C02也可以以与水和/或未回收的碳氢化合物沉积物的液态混
合物的形式存储于碳氢化合物储层328内。图7A显示氧气可以由空气321传输至燃料电池324的阴极，在替代
实施方式中，燃料电池可反之接收来自地上的加压储氧容器和/或来自管道的氧气。此处，使用这样的浓縮储存氧可对海下工艺起促进作用。再者，这种的海下工艺由于无需再对海下原油进行抽取和处理而可得到促进，因为可简便地产生电或氢气，从而代替这样的抽取和处理。另外，此处说明的工艺还可避免原油在海洋中的不幸泄漏。使用这一系统可实现向燃料电池阴极提供纯氧。而且，正如以上所述，由碳氢化合物沉积
物与燃料电池324的反应产生的电可用于通过电解就地生产H2。电解伴生的02随后供应给燃料电池阴极，用于生成额外的电能。在一个例子中，可以将这个反应生成的02与存储的02—并供给给燃料电池324的阴极。这种组成的氧气可降低生产加压氧的可能需求，从而提高经济可行性。
图7B是可作为图7A所示的实施方式中的燃料电池324实施的SOFC阵列的示意图。这里，这样的阵列可包含多个管状SOFC，这些管状SOFC可穿过钻孔置入碳氢化合物储层中，从而将阳极置于与碳氢化合物沉积物接触。如同所示，可以将几个较小尺寸的管捆扎为阵列置于适合井眼直径的套管350中。此处，钻井配管可沿着方向341向上延伸通向大气，并穿过地表，将空气引向或抽出SOFC系列，并将电流输入或输出SOFC系列。带有气流的开放SOFC管342可从地上接收空气并朝下送到单个SOFC管342。如上所述，根据替代实施方式，氧气可以从加压源而非空气传输至SOFC管342。在与SOFC阴极接触时，气流可能变为湍流。同样，空气，包括部分氧气耗尽的空气，可由SOFC管342顶部逸出。电流345包括来自阳极而朝向阴极的电子。随着电子由钻孔朝下移动至各个SOFC管342的阴极，至此EMF电路完成。
参见具体的单个SOFC管346，长圆柱形钻孔可以适合于长圆柱形SOFC管346。阴极侧的SOFC管346内的空气压力为大气压力P—。在其中碳氢化合物储层未贫化的特定实施方式中，位置355处的碳氢化合物储层的压力可能更高，压力值为P+。在特定实例中，SOFC管342可在高温T+下工作。这里，SOFC管342所处的这样的高温可建立在位置349处向碳氢化合物储层层内延伸的径向温度梯度，dT/dR。此处，SOFC管348径向附近的碳氢化合物沉积物可由SOFC管348的高温造成其粘度降 低，并在SOFC管348阳极处与渗过SOFC管348的陶瓷膜的OZ离子反 应。反应产生物为C02和H20。此处，与原油相比，这些生成物的密度 均较低，并且在原油朝阳极流动时，这些生成物易于从SOFC管342流 出。再一次，在使SOFC阳极和碳氢化合物接触前，可以使原油或天然 气沉积物预先脱硫。正如以上所述，根据特定实施方式，预先脱硫可以 原位进行。然而，在替代实施方式中，预先脱硫也可在上方或非原位进 行。这里，非原位脱硫可实现在位置和井压下将天然气脱除，将含有硫 杂质的天然气导向吸附材料，在井压下吸附硫杂质，随后将清洁过的天 然气返回至压力下的原储层。为了维持这一工艺，可以使用鼓风机或低 压差动压縮机，用于补偿在硫吸附过程中的压力损耗。SOFC管342可设 置在套管350内，套管350为多孔套管，并可实现硫降低的和/或天然低 硫的碳氢化合物沉积物在径向流动。
在特定实施方式中，SOFC管342可达高温（650。C至1000°C)并具 有高氧化性（陶瓷膜的阳极侧上方可出现100%纯度的02—离子），在考 虑到未精炼重油的芳香性时这是有益的。通过使用以下几项技术中的任 一种将空气343引到SOFC管342的阴极侧，如将空气引去在井内燃烧 原油从而使原油变热并降低粘度的技术，包括例如常规火驱法（CFF)及 THAITM工艺[www.petrobank.com/hea-thai匿image陽l .html]。
如上所述，SOFC管342可被紧密捆扎在套管350中，以适合于钻 头或未来的激光钻井所产生的长圆柱形。使用基于燃烧的发动机来地下 发电是不切实际的，原因如下：（1)发动机太大；（2)发动机不能满 足长圆柱形钻探的形状；（3)发动机不能以任何实用的方法燃烧未经精 炼的油。相反，SOFC管342，体积小，功率大，并且能够以长圆柱形方 式成形，（3)原则上可燃烧未经精炼的低硫原油，（4)发电无需运动 组件，这一点对地下作业而言较好，（5)无需冷却，如果装入地下这一 点也十分实用，（6)可以产生一些高温废热，这可帮助地下碳氢化合物 向SOFC管342运动。
根据实施方式，SOFC管342可在地下使用，直接置于油储层内，通过将氧气通向地下至SOFC阴极侧进行发电。正如以上所提，SOFC的
应用在开采深处近海储层方面特别有效。通过在海底铺设电缆，所发的
电可方便地传输至附近电网。采用井下SOFC工艺可促进更深的海底钻 探。这里，由于电是一种产品，而不是抽取出的碳氢化合物沉积物，所 以钻探设备、电处理以及电力输送电缆可以均位于海底。由于不需要收 集和输送碳氢化合物沉积物，所以这可以减少在海上搭建平台的需要。 己开发出的水下钻探设备，如果进行地下SOFC发电，则可以更简便地 使用该设备。同样，深海钻探，与在海洋顶部收集原油并通过油轮输送 相反，如果地下SOFC电力作为产品，则深海钻探在环境上可以变得更 安全。
在特定实施方式中，SOFC管342有高功率密度，每功率输出只需 要较小的空间。任何如今运行着的SOFC系统的体积的大部分涉及热量 联产和/或废热回收、燃料供给机构和储存以及电气调节。管状SOFC组 装体本身就可以很小。许多模型显示，SOFC系统有着超常良好的性能持 久性而不退化。西门子SOFC系统已经以超过46%的电效率运行两万个 小时。
虽然孔直径越大，钻探费用就越高，但通过使用超长钻孔，可实现 重要的阳极的SOFC表面区域与地下燃料的接触。钻孔直径和地下可用 体积是可战胜的挑战。地热井通常使用103/4"或8'/2"的钻头，以及95/8" 或7"套管或一般有开缝或开孔的尾管完成，而未灌浆。[7PROCEEDINGS， Thirty-First Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, January 30-February 1, 2006, SGP-TR-179, Chad Augustine, Jefferson W. Tester, Brian Anderson] 。 Siemens Westinghouse展示过SOFC管尺寸< 2.2 cm， SOFC管长度>150 cm[Fuel Cells by Supramanian Srinivasan, Springer, 2006]。 SOFC功率密度>1.8瓦 特/cm2。井下SOFC通过增加的等径接触长度，可增加若干cm2的接触面 积。
2006年，横向12,500英尺的钻探费用以美元计，将近两百万美元。 如上所述，10 3/4"的钻孔可适合安装9管SOFC组装体，并可用来将SOFC管342浸入碳氢化合物沉积物中。地热钻孔可超过36 cm (14.4英寸） [Brochure of Gordon Gene Culver Geo-Heat Center Klamath Falls, OR〗。在 一个例子中，根据引用SOFC功率密度的文献，为了在SOFC组装体内 达到1.0 MW，对于10 3/4"钻孔而言大概需要使用500根管长150cm的 SOFC管，总长为2,430英尺的SOFC管道，构成钻探长度的20%。这里， 这些管可以以从底部向钻孔的长度延伸的长序列排列成组。500根这样的 管长为150cm且排列成组的SOFC管可以延伸钻探长度的约20n/。。作为 替代，可将SOFC组装体献给井，可简单地将其完全从钻孔中拉出而插 入化石燃料地质空腔内。
通过采用上文所述技术，地下碳氢化合物沉积物可拥有足够低的粘 度，能不断接近SOFC阳极。生成的C02可离开阳极。对于包含天然气 和/或煤层气的碳氢化合物沉积物，粘度可能不足为虑。而对于含有粘度 大于2,000厘泊的原油的碳氢化合物沉积物而言，可通过采用如之前讨论 时提及的THAITM工艺等技术对原油进行加热，以辅助碳氢化合物的运
动。同时，SOFC的热燃烧也可降低地下碳氢化合物沉积物的局部粘度， 使其可以向SOFC阳极移动而同时C02离开阳极。
迄今为止，Siemens—Westinghouse已建成高达V4 MW (250 KW) 的运行在天然气上的SOFC发电站，并进行了耐久性测试。研究表明， 原始的未经精炼的碳氢化合物沉积物可含有多种杂质，如高水平的过渡 金属、硫、HC1、氮和其它杂质。例如，硫杂质可吸附在常用于SOFC的 镍阳极催化剂上。在特定实施方式中，可对SOFC阳极进行配置和/或改 装来处理含有此类杂质的SOFC中的污垢。
耐硫阳极的开发非常成功。Gd2TiL4MOo.607这种烧绿石类阳极材料表
现出非凡的耐含硫燃料性能。在含有10% H2S的燃料气体混合物中，阳 极/电解质在95(TC时的功率密度峰值为342 mW cm—2。该燃料电池可在此
条件下持续工作6天而无任何可见降解，表明Gd2TiL4MO0.6O7阳极不仅
有出色的稳定性，还对硫化氢的氧化有良好的催化活性。此类耐硫阳极 可与上述地下原位脱硫工艺联用。
如上文所讨论的，在原油从地下采出之前或之后，特殊细菌生物催化剂已显示出可除去原油中多达一半的杂质，如硫、氮和金属等。如果 直接注入油井中，此类生物催化剂可有助于原油分解，使其更易提取， 这便是一种由微生物增强的油回收形式。
在特定实施方式中，此处说明的工艺可用于许多种质量的原油，并 可开采出还未经济性地开采和/或位于深海当中的新的石油储量。SOFC
地下直接发电工艺可将C02、 N(X和SOx留在地下油井中；从而实现零
排放或接近零排放。有了这种工艺，便能够利用海洋之中的那些以其他 方式被认为太重、太深、太难以获取的石油储量、重油、焦油、煤层气 以及页岩油。所有已知的化石燃料储量中，这些类型所占的比例令人瞠 目。
图7C为根据替代实施方式的采用熔融碳酸盐燃料电池（MCFC)与 碳氢化合物储层中的碳氢化合物沉积物进行化学反应的系统的示意图。 MCFC十分有用，因为它们可将C02输送进贫化的油井中，在那里有一 些碳氢化合物可与其进行反应，但那里还有一个压力衰竭却可保持压力 的地下空腔。混有一些水分的C02液体需要约1000 psi且< 100 F，以成
为一种简单流体。此类C02可来自生物质发电的碳捕获。
此处，MCFC 373可以形成为适合于通过无孔岩石378的钻孔，形 成储存碳氢化合物沉积物374的碳氢化合物储层。MCFC 373可包含强化 的熔融膜，以承受阴极压力与储层压力的差异。
使用MCFC，可输送从植物类生物质中获得的C02并使其与氧气一 同穿过薄膜。MCFC可以工作在70(TC，这足以进行大量的碳氢化合物氧
化反应。由于C02来自于从大气中捕获C02的植物并最终在地下封存，
因此根据特定实施方式的工艺可包含C02大气去除工艺。例如，MCFC 373可用于发电并将来自生物发电站碳捕获工艺的输入流体371中的C02 封存。这种情况下，碳氢化合物储层377可以压力衰竭，但含有难以回 收的碳氢化合物。反应发生在阳极而难以回收碳氢化合物，且C02填充 压力衰竭的空腔。
在特定实施方式中，MCFC373可以使半摩尔氧与一摩尔C02反应， 并将碳以碳酸根离子（[co3f)输送穿过薄膜。因为碳酸根在薄膜另一侧的氧化还原循环中发生反应，所以其可被驱动穿过薄膜。此处的反应
去除掉了送回至构成EMF的阴极的电子。随着[(:03]2—中的氧与一些物质
发生反应，C02可以在阳极侧得到解放。
原理上，流体371中的C02与V2 02可在压力梯度下运动，因为反 应的驱动力可以比阳极的反压力大得多。在MCFC实践中，由于机械应 力所致，要保持阴阳两极等压就更为方便。
使用ASU和蒸汽循环的生物质工艺可提供加压C02与大量H20和 任意量02的混合物，这取决于具有碳捕获的生物质发电站工艺如何运行。 例如，若向生物质工艺送入过量的ASU氧气，则可通过排气C02捕获一 些氧气，并作为加压气体混合物，由管道输送至地下的部分贫化的碳水 化合物储层。可通过简单的冷凝工艺控制管道输送的二氧化碳和氧气中 的水量，该工艺采用河水或空气来冷却排气，从排气中冷凝出任意量或 基本上全部的水分。必要时，来自含有硫和氮原子的固态生物质的燃烧 过程中的SOx和NOx可在二氧化碳和氧气被送到地下MCFC阴极之前 得到吸附。在'/2 02: 1 C02时，这些成分很适合作为MCFC的原料流。 在收集C02时，H20和02可能会将生物质发电工艺效率降低超过21% (calculations from H. Herzog, MIT Energy Laboratory, 1999 show this for coal power)，尽管有碳捕获损失，此类生物质发电工艺仍可在向MCFC 阴极准备成分的同时，产生出有用电力。生物质捕获的C02仍来自从大
气中获得C02的植物，这就为C02大气去除系统提供了可能。
例如，在实施京都议定书核定减排量时，管道可直接将加压的co2
与V2 02引导进基本上回收的石油储量中。由于已经开采了一些原油，所
以井中的压力至少会部分衰竭，但油井自身会有能力承受与原油开采之 前油井自然压力相类似的压力。根据实施方式，上述的井下MCFC电力 系统可用作二级和三级碳氢化合物回收技术。如果碳氢化合物储层温度 低于约100°F，就有可能将C02作为液体封存在远离热MCFC的位置处 的贫化空腔中。
含有02的液化C02的压力可能高于井压。首先，当使液体/气体可 以如上所示进行膨胀时，等温涡轮会从井中吸收一些热量，由此可以获得一些电力。作为替代，可将C02、 H20和02引导至伸入重油中的MCFC 373的系列。在这里，02可拖动（:02以[033]2'的形式穿过熔融碳酸盐薄 膜，因为V202由于产生的C02分子的高稳定性所致而具有与反应中带出 的碳氢化合物反应的化学势。尽管一些实施方式中MCFC可最佳地工作 在600°C，但如果油井只有150°C，则02与重质原油之间的反应将产生 足够提高局部温度并且产生熔融碳酸盐的热量。在[C03产按照一个方向运动时，相同数量的电子向相反的方向移动， 产生EMF。如上所述，电流可送至地面，传输至一个当地的电网，或转 化成&用于燃料。在一个特定实施方式中， 一个全过程可包含两个发电点， 一个是ASU 生物质碳捕获装置，另一个为碳氢化合物燃料电池地下发电过程。因此， 这样就可产生出比其他方式更多的电量，C02被有效地从大气中除去，置 于地下。一般而言，由于存在许多芳香键，因此需要向重质原油中加入大量 的氢气从而可用作燃料。在重质精炼过程中，氢气往往会不足，并且生 产价格昂贵。使用MCFC则能提供一个用于从此类重质原油中提取能源 的更加成本有效的技术。此技术中，来自生物质工艺的穿过薄膜的co2 加上重质原油燃烧产生的新co2再加上更小的碳氢化合物碎片均可以保 持截留在地下碳氢化合物储层377中。这样，便不再需要运送燃烧产生 的C02、清除地面上的重质碳氢化合物、精炼提取的原油或者生产氢气。在特定实施方式中，可在地下保留多少co2，这一问题可能会有地 质限制，因为重质原油的存在有助于C02溶解，并可将其保留在地下。 但是，如同天然气可保存在地下一样， 一定压力下的C02同样也可保存 于地下。这取决于储层的温度与压力以及储层的地质密封性。消耗二氧化碳产生热量以协助发电根据实施方式，在大气压力附近可以进行C02封存，这可以通过盛装固态形式的C02和/或通过将C02注入与其反应的地下盐水或盐沉积物 中来实现。此处，在特定实施方式中，此类C02形式可以通过地面上发 电获得。然后，可以将封存的C02作为大气压力气体或以如碳酸盐等固态形式处理掉。
根据实施方式，发动机采用两步消耗能量的开放式布雷顿动力循环: 压縮包含氮气的空气，向环境中排出废热。此处，燃烧中使用的空气可 以包含氮气。典型的内燃机可以压縮大量氮气，这造成能量损失，还会 有使氮气产生不需要的氮氧化物（如N20、 NO和N02)的可能性。
氮气还有可能限制内燃机内部的能量潜力。开放式布雷顿循环中的 氮气膨胀的有利之处在于其产生动力，但是，通过燃料燃烧实现的升温 会因氮气的存在而降低。此外，因为如果存在氮气，氮气便会在高温时
与氧气反应生成NOx，因此，发动机的设计通常都会限制最高发动机温 度，以避免产生NOx。在本文所示的特定实施方式中，避免将大气用作
反应物，或大量减少其使用，将会改善可以用于如移动式运输发动机等 发动机应用中任一种的燃烧过程和/或系统的运行。
根据一个实施方式，采用了一种燃烧燃料以产生燃烧热与二氧化碳 的系统和/或方法，其中燃烧热用来发电。此燃烧中产生的二氧化碳可实 现产生额外热量的反应。该额外热量然后可以用于相同的燃烧过程，从 而在整个热-电转化过程中，协助提高发电量。
在另一实施方式中，采用了一种燃烧碳水化合物燃料以产生热量和 二氧化碳的系统和方法。此燃烧中产生的二氧化碳可实现产生基本上纯
的氧气的反应。此处碳水化合物燃料的燃烧包括：将碳水化合物燃料与 基本上纯的氧气混合；所产生的基本上纯的氧气的量基本上等于燃烧中
消耗的氧气。
在这里，"基本上纯的氧气"和/或"基本上纯的02"指含有的氧气和/ 或02浓度基本上可使诸如碳类燃料等燃料的燃烧达到最佳化的气体。此 处，虽然此类基本上纯的氧气中可能有痕量的其它气体，如氮气和二氧 化碳，但是如果这种基本上纯的氧气与燃料混合进行燃烧，这些痕量基 本上不会对燃料燃烧造成阻碍。
例如，植物源燃料燃烧生成的二氧化碳输出在后续的封存过程中被 捕获。此外，二氧化碳与氧气生成封存物质（如固态超氧化物（或过氧 化物））反应同样会释放氧气，氧气则会重新循环至燃烧工段。如此循环的氧气对热量转换为电力的整个过程有许多有利的影响。
循环氧气可提高植物源燃料的燃烧达到的温度，从而增加内燃机内 部可获得的压力。另外，还可防止氮气进入燃烧过程。使用产生氧气的 碳捕获物质，在与二氧化碳的反应中，也可产生热量。根据特定实施方 式，并如以下表达式(6)、 （7)、 （8)所示，可用固态超氧化物（或过氧化物) 反应来产生第二热量来源，因为超氧化物（或过氧化物）与二氧化碳间 的反应会放热。
n K02 (s) + ，K2。2 (s) + CnH2nOn (aq) ^ n K2C03 *H20
Ai7 = -681 kJ/mole C; A// «-4,086 kJ/mole C6H1206 (6)
CH3CH2OH + 3 02 — 2 C02 + 3 H20 + 1,366.91 kJ/mol
CH4 + 2 02 — C02 + 2 H20 + 890.4 kJ/mol
C02 + 2 K02今K2C03 + 1,5 02 + 183.6 kJ (7)
C02 + 0.5 H20 + K02 -> HKCO3 + 0.75O2 + 177.4 kJ/mol (8)
图8为根据特定实施方式的消耗来自燃烧二氧化碳以用来产生用于 燃烧的基本上纯的氧气的系统的示意图。甲烷燃料426通常可在罐中加 油，以使无需使用压縮机就使其进入燃烧系统400。其中，质量流量控制 器（未显示）可足以控制甲垸燃料流进入燃烧工段414。根据实施方式， 甲烷燃料426可来源于生物废弃物，如城市垃圾或牛类动物消化残渣。 尤其是，从城市垃圾中得到的甲垸已从大气中的二氧化碳固定获得了大 量碳。例如，城市垃圾包括食物残渣、植物残渣、人类和动物排泄物等 等。甲烷还可从农畜排泄物中获得，如鸡类垃圾和牛类动物产生的甲垸。 以牛类动物产生的甲垸为例，该动物吃草，而草本身从大气中捕获二氧 化碳以生长。然后，动物从食物当中产生出甲垸，而此类甲垸则可被捕 获起来当燃料使用。同样地，人类排泄物也源自吃食物，如蔬菜或乳制 品，它们都是通过消耗从大气中获得的二氧化碳生产出来的。尽管一部 分人类食物最终会根据最佳的分解条件以固态人类排泄物的形式沉积， 但仍可使用公知工艺，将甲垸提取出来，作为甲垸燃料。
在冷启动中，甲烷燃料426可在燃烧工段414与来自加压罐412的 一定量的储存加压氧气反应。燃烧工段414可包含用于从燃料燃烧中生成热量的若干燃料发动机中的任一种，如旋转式发动机和/或往复式发动 机（如四活塞曲柄轴发动机）等。然而，这些仅仅是根据特定实施方式 的能够燃烧燃料的系统的实例，要求保护的主题不限于这个方面。例如， 在图8的特定实施方式中，燃烧工段414的燃烧中产生的热量然后被引
导至涡轮416，用以产生电流418。
如图8所示，对于每摩尔甲垸而言，燃烧工段414可产生一摩尔二 氧化碳和两摩尔水蒸汽。也可能产生少量的一氧化碳。在燃烧工段414 包含旋转式发动机的特定实施方式中，燃烧的速度高于转子能够旋转的 速度，这样，燃烧时可达到高压，而该高压则由转子释放，变为体积膨 胀，产生电力。在图8的实施方式中，剩余压力可在涡轮416中产生额 外电力。作为替代，无需涡轮416，也可在燃烧工段414中生产出全部电 力。还有另一种选择，燃烧工段414可以仅包含燃烧室，使得所有电力 在涡轮416中产生。这种情况下，甲垸426与来自存储罐412的02的初 始压力可协助燃烧工段414的燃烧。同时，在燃烧之前，可通过气体压 縮来增加甲烷426和/或来自存储罐412的02的初始压力。
由于本质上来说，无氮气进入燃烧工段414，因此燃烧中的气体可 达到非常高的温度，因为系统中没有氮气吸收任何热量。于是，可用多 个涡轮416从燃烧工段414中充分地提取动力，如多个涡轮的序列，使 得水蒸汽和二氧化碳的压力和温度达到水蒸汽相图上开始冷凝出少量的 水的点（如在温度^和压力P。。作为替代，燃烧室414中产生的热量 可用来驱动一个外部燃烧水/蒸汽循环发电过程。在这种实施方式中，燃 烧的热量可以蒸发掉己经由水泵加压的水。可以将产生的蒸汽引导穿过 蒸汽涡轮来进行发电。然后，生成的低压蒸汽或蒸汽-水液体混合物可以 用河水或空气进行冷凝，从而完成该循环。
在当前所述的实施方式中，离开涡轮阶段416的蒸汽和二氧化碳均 可在燃料电池422处被捕获为固体。在一个特定实施方式中，燃料电池 422可包括碱性燃料电池。产生的压力（图8中的P,)可以为低压（如， 大气压力或真空）。
在燃料电池422包含碱性燃料电池（AFC)的特定实施方式中，进入此类AFC配置的蒸汽必须为气体，因为与NaCK)3反应产生的热量会 使AFC薄膜406热得足以输送OH—离子来产生EMF，从而在终端410发 电。这个温度可低至50〜25(TC，这取决于薄膜本身。由于反应放热，可 以在高至25(TC的温度利用燃料电池422产生的热量。然而，捕获C02 并同时产生氧气的物质，如超氧化物和过氧化物，可能会随着温度升高 而变得不稳定。K02在温度低于42(TC时均可保持稳定的固态。
然而，图8中的P,和T,可以非常低，使燃烧工段414之后的膨胀器 (未显示）产生大量的动力，因为本实施方式的燃烧中的温度和压力可 高于其它燃烧同一燃料的发动机，而数次膨胀后的温度和压力则可能较 低。
二氧化碳和蒸汽可进入燃料电池422，与阴极404反应，通过固态 超氧化物（如所示的Na02)分解在阳极408产生氧气；该固态超氧化物 可用于燃料与大量纯氧的燃烧。在特定的实践中，如果所描述的过程产 生出的氧气多于维持燃烧所需（如用于当前图示实例中的甲烷），便允 许在冷凝器（未显示）中冷凝一些蒸汽。同时，可通过安全阀424释放 燃料426燃烧不需要的多余氧气。温度T,通过具体情况具体分析而确定， 取决于能够与阴极404进行反应的容许的最低温度。在一个特定实例中， 阴极404由NaC103组成，然而，可使用不同的物质。 一旦二氧化碳和蒸 汽与NaC103阴极反应，就会消耗气态水，从而接近真空，除了一摩尔二 氧化碳。这个低压意味着涡轮阶段416可在低压P,提供二氧化碳和蒸汽 排气，从而产生额外电力。
根据实例，虽然提出的主题不限于这个方面，燃料电池422仍可由 阴阳极对构成的多个电池堆叠而成。蒸汽与NaC103在阴极进行反应，之 后，剩余的低压二氧化碳会被引导至堆叠电池之一，比如说该堆叠电池 含有碱性氢氧化物。在当前的图示实例中，由于C02不一定穿过薄膜406， 泵420会提取其与NaOH反应形成HNaC03，用以捕获碳酸氢钠中的C02。 在一个特定实践中，燃料电池422包含电池，以及计算机控制装置（未 显示），用以监控电池压力和温度。
根据实例，C02可被引入并未同时使用的电池（如：并非当前与正在传输气态水的相关阴极连通的阳极）。由于阳极位置与薄膜406中正
在被以OH—输送的蒸汽相反，随着Na02不断释放氧气，阴极408压力便 会升高。采用从固态氧中释放氧气的工艺让阳极压力升高，这样便无需 压縮器420将氧气压力变成与压縮甲烷的压力一样。
防止剩余低压二氧化碳重新被引入正在升压的电池，因为其压力很 低，可能造成逆流。更确切的说，例如，当一个计算机系统（未显示） 开关串联并联电池以调整电池温度和压力时，其可能将低压C02引导至 一个关闭的电池，这样，C02便仅仅与NaOH反应，如图8中特定实例
与上文所示。然而，C02同样与任一过氧化物或超氧化物进行反应，提出
的主题不限于这个方面。
根据实例以及下文图示，C02会发生反应，变成固态并释放一些热 量，但以别的方式产生对C02的低压拉力，因此应单独把压縮器420用 作一个单向阀。相应地，如果在停止状态的电池上方大气的唯一成分是 简单释放的氧气，而非压縮机；那样的话，便可避免使用压縮机。
OH—与过氧化物反应产生的氧气会积累压力，压力会保存在一个罐 内，因为若采用辅助材料，如NaC103，产生出的氧气会超过所需。同时， 一旦存储罐412装满，会有更多蒸汽于Ti与P,点在系统400中冷凝。存 储罐412的压力允许达到即将在某些类型的内燃机中混合燃烧的甲垸燃 料426的压力，例如用以重复循环。薄膜406机械性能可加强，以承受 通过其的压差。
在当前图示实例中，从固态材料捕获的C02中产生的02不足以燃烧
系统400中的甲垸。此处应该注意，甲烷的氧气与二氧化碳比需要从空 气中加入额外的氧气用以燃烧，因为超氧化物物质从生成的C02中不能 产生出足够的氧气。
CH4 + 2 02今C02 + 2 H20 + 890.4 kJ/mol
02/C02=2/l
超氧化物在燃料电池422中反应产生的热量一部分会分配给离开燃 料电池422的氧气，还有一部分用于外部冷却402。根据实例，尽管提出 的主题不限于这个方面，但来自燃料电池422的热量同样可用于在进行燃烧工段414的燃烧之前，对氧气和/或甲垸进行预热。此类预热可使新
甲烷燃料426在一些燃料电池422冷却通道中流动，这样，超氧化物或 氧气反应产生的热量有许多便会留在系统里。这样通过在燃烧时提高最 高温度，可产生更多的总电量，从而在热量转换为电力的过程中，提高
发电量。
如下文表一所示，在一些特定实践中，电子在燃料电池422中的活 动会获得大量电动势（EMF)电量。这些直流电不受卡诺效率限制，会 向混合式发动机提供大部分的电力。因此， 一辆机动车辆的部分电机电 力可来自甲垸燃烧，热量可来自超氧化物与二氧化碳反应和/或燃料电池 422DC电力。
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表
本文所描述的实例有以下一种或多种优势：（1)最小气体压縮损耗;
(2)产生最少或不产生NOx和SOx; (3)少有环境热损失（很少量在 空气中冷却，但绝大部分用于在燃烧前预热甲烷和氧气）；以及/或（4) 有很大的膨胀范围…-从很高的温度和压力至很低的温度和压力。
如上文所示，甲垸和氧气从高压和高温开始，因为其均已有压力， 并经过预热；然后，两者在无限制升温的氮气的条件下发生反应，达到 一个很高的温度。由于活塞的速度无法达到燃烧的速度，发动机内部便 会达到一个很高的压力（虽然在一个很小的安全体积中），然后，这个 压力会被释放，以在一个或多个等熵膨胀中产生电力，从发动机自身内 部燃烧部分开始。由于可能在内部达到高温高压，燃烧工段414可使用能够承受高温高压的特殊材料，如哈氏合金钢、钛合金T1-6A1-4V、钼 或钽、铬镍铁合金600、或非脆性陶瓷发动机等等，所举只是一些实例。
一个阳极由衰竭超氧化碳或过氧化碳构成，形式为Na2CCb (如图8 的特定实例所示）、NaOH、 HNaC03。然而，也可使用其它能够在生成 氧气的过程中捕获二氧化碳的化合物，不偏离所提主题。AFC可以这样 的方式制作：拆除单个电池，以便装入能够封存的新电池。
NaCl， Na2C03与NaOH的密度分别为2.163、 2.533与2.130 g/mL。 相比之下，辛烷密度为0.703 g/mL。与114的辛垸相比，NaCl的分子量 仅为58.5，因此，与相等摩尔量的机动车辆中通常使用的燃料相比，封 存电池实质需要的体积更小。如上文图示，这种新型电力装置可在更高 温度下运转，从而效率更高；其将在燃料电池配置中利用EMF。
根据实例，燃料电池中的薄膜可为8-12 M KOH，价格不是很贵。 但是电池还可以如此设计：只有NaCl、 HNaC03和NaOH从电池中排出， 而新的NaC103与Na02 (或Na202、 K02、 K202)重新涂覆在阴阳极。根 据实例，AFC等燃料电池的阳极可由Pt/C组成，其太过贵重而不能填埋， 而且还会受到超氧化物或过氧化物的侵蚀。
众所周知，超氧化物常作为半导体使用。[《化学物理学报》，第63 巻，6号；1975年9月15日。]同时，其还可在与阳极的直接接触中使用。 此类超氧化物可作为阳极，通过与另一物质构成两相固态混合物得到增 强；而另一物质传导性要优于超氧化物，且不会被超氧化物氧化。
图10中的特定实例由乙醇燃烧系统600组成。此实例采用了熔融碳 酸盐燃料电池（MCFC)。然而，也可使用其它类型的燃料电池。此特定 实践使用了NaC103，但氧气可辅助输送二氧化碳以穿过薄膜608。氧气 可从大气中获得；相应地，可能会有一些氮气被带进燃料电池622的阴 极604中。不过，这些氮气会重新排放至大气，不会参与到燃烧过程中， 并且会有助于回收利用封存反应中产生的热量（例如2 K02 + C02 — K2[C03] + 1.5 02)，然后保存该热量用于乙醇（来自农作物）等流体燃 料的预热。
最终，导入的氮气会与一些水分一同被排放至大气，该水分为液态水和气态水混合物，这取决于环境温度，显示为汽化器和预热器628上
方的废气ET。在实例中，排出的氮气和水的温度越低，系统的总效率便越高。
图10为特定实例系统600的示意图，该系统燃烧乙醇。液态乙醇 626从农作物中获得，在此类农作物生长收获中，乙醇已将二氧化碳从大 气中去除。然而，也可采用其它工艺产生出来的乙醇。乙醇626可以各 种压力由泵送入汽化器和预热器628。至少在一个实例中，与系统600产 生的电量相比，需要泵送乙醇626所需电量很少。
然后， 一摩尔汽态乙醇与三至四摩尔大量纯氧以多种方式燃烧。在 一个实例中，乙醇氧气混合物在一个多种形式的内燃机（如：普通内燃 (IC)发动机工作时， 一个2、 4、 6、 8或多个汽缸构成的活塞一汽缸列 组合附于曲柄轴系统）或一个旋转式发动机中燃烧。或者，乙醇626可 先燃烧，然后立即穿过一个燃气轮机，如涡轮616。 一个特定实例中，乙 醇626含有水分，因此涡轮616可为蒸汽涡轮。然而，这些仅仅是根据 一些特定实例、能够通过乙醇燃烧转换电力的系统的实例，提出的主题 不限于这个方面。
乙醇燃烧还可用作驱动水力/蒸汽动力循环的一个外部火源。这里， 燃烧工段614产生的热量部分用于蒸发最初作为压力流体由泵抽出的水 分。然后，燃烧工段614的热量生成的加压受热蒸汽会穿过燃气轮机616， 进行发电。涡轮616之后，生成的低压蒸汽会被冷凝，以重新开始动力 循环。在燃烧工段614之后，废气中仍会有有用能量；这些废气会进一 步在一系列膨胀器，诸如涡旋式膨胀器以及任何类型的高效、能够承受 水冷凝的膨胀器，或涡轮616的涡轮中膨胀。
在一个特定实例中，当温度Ti约在100C时，膨胀器或涡轮616之 后的压力P,大约为14.7 psi。然而，其它更低或更高的压力和温度也是可 能的，不偏离所提主题。可用冷凝器（未显示）在最开始预冷工艺气体， 以便把蒸汽与进入的大气和/或环境过多的空气一同冷凝成水；之后，再 最终在混合器630处，将每两摩尔二氧化碳需要的一摩尔氧气等效物与 不可避免的约3.76摩尔的氮气一同加入来自大气的工艺物料流。不过应该注意的是， 一些蒸汽可能已经在混合器630之前和涡轮或膨胀器616
之后被冷凝，以液态水的形式被除去。
生成的氧气/二氧化碳混合物（与其它成分）会进入燃料电池622的
阴极604。在特定图示实例中，燃料电池622包含的熔融碳酸盐燃料电池
(MCFC)阴极与阳极反应如下：
丄O,+2e- 4C《 2 2 2 3
C6>32- + 2叫~»《2C(93 + 26>2 + 2g一
C(92 + 2叫—《2C。3 +1.502~
然而，在替代实例中，燃料电池622可用碱性燃料电池系统替换，
如果一个阴极与其紧密接触，有足够的NaC103，将与C02反应形成
[C03]2—。在此特定实例中，NaC103与C02的反应可表示如下： JV"C/03 + 6e— + 3C(92 4她C/ + 3C032—
3C(932_ + 6叫~> 3《2C(93 + 6。2 + 6e一 3C02 + 7VflC/(93 + 6叫4 3《2C(93 + 6(92 +她a
若采用了 NaC103，便无需在混合器630处引进空气。若无大气加入， 温度和压力Pi可降至更低，使更多蒸汽可在燃料电池622之前冷凝。 然而，在混合器630处引进大气的特定实例中，氧气和C02在阴极604 反应生成[CCb]2—，其会依次横穿薄膜608;在当前图示实例中，薄膜608 由Li/Na/K碳酸盐混合物组成，其可加热至40(TC或更高以获得流性，因 此，整个MCFC的反应温度可用来使MCFC达到需要温度。可把某种别 的物质当作启动电池进行启动，或将燃烧气体转移，首先穿过级间加热 器/冷却器（例如，图9中所示的冷却器504)中的MCFC。可在MCFC 开始时进行此操作以使其达到需要温度。然后，可用大气级间冷却降低 MCFC温度。然而，进入阴极604的工艺物料流是冷却的，并且随着热 氧气离开阳极606，输送至存储罐612进行保存，燃料电池622的热量会 在丁2和P2点由热气体带离。在碳酸盐离子穿过薄膜608时产生的EMF 可向终端610提供电力。
碳酸盐离子穿过MCFC薄膜后，会到达阳极面，这里有一些固态超 氧化物或固态过氧化物或两者的混合物，可进行反应，产生足够的氧气， 以完成下一部分乙醇燃烧的循环。如果如一个特定实例所示，只采用K02这一种超氧化物，会产生多余的氧气，其中一些会存储在存储罐612中， 带有压力，将用于冷态启动。只要存储罐612中有过多的氧气，便会有
超过三摩尔的氧气进入燃烧工段614(很难实现每摩尔乙醇的氧气确切摩 尔量的精确燃烧）。由于乙醇含有一些氧气，如果向燃烧工段614加入额 外一摩尔氧气，便可防止焦化，这些氧气会去燃烧焦炭。诚如刚才所述， 由于可向燃烧工段614加入过多氧气， 一些未燃烧的氧气会进入膨胀系 统，再次到达混合器630，从而提高了工艺物料流中的氧气浓度，使其大 于一摩尔02比两摩尔C02。最后（图10中未显示），少量氧气会从汽化 器和预热器628后的系统排出，这里排放出的量取决于需在存储罐612 中存储的氧气量，而非燃烧工段614消耗的氧气量。
在压力P,和温度T,点，如果在壳中带有工艺物料流的管壳式冷凝器 的管中，有一些蒸汽通过空气预冷冷凝，壳压力会下降至14.7psi以下， 因为一些气体会转换成流体。然而在一些特定实例中，由于从膨胀涡轮 616出口至废气ET的整个过程暴露于排气口的大气中，混合器630混合 的空气会将过程压力变回至近似大气压力。在大气压力低的地方，装置 的整体性能及效率便会有所提高，因为膨胀系统的S压力会增加。
根据实例，乙醇626可从农作物中获得。淀粉乙醇或纤维素乙醇均 可成为可用的燃料。采用以此种方式获得乙醇，便会在生产中消耗植物， 而植物在生长过程中可去除空气中大量的二氧化碳。尽管一些农作物会 带来一些农业设备排放的二氧化碳，但其它多年生作物，如柳枝稷等的 生长需要很少甚至无需化石燃料燃烧。如果不用作燃料，许多纤维素乙 醇将会被浪费掉，而且如果以可持续发展的方式进行适当的耕作，其它 多年生能源作物会去除比加工设备排入空气中更多的二氧化碳。源于植 物的乙醇的燃烧可表示如下：
CH3CH2OH + 3 02 ~> 2 C02 + 3 H20 + 1,366.91 kJ/mol
02/C02=3/2
如上文特定图示实例所示，每C02所需的氧气由CVC02表示。此工
艺不仅捕获二氧化碳，也会在二氧化碳捕获过程中产生氧气和电力。可
以观察到，二氧化碳捕获产生的氧气等于或多于将燃料燃烧成C02所需的氧气，而该C02转而又产生出氧气。
尽管图8和图IO将甲垸和乙醇用作燃烧燃料，还是应该了解：这些 系统的各个特征和方面也适用于其它燃料，不偏离所提主题。无需对这 些系统进行大量修改，都可在一系统中使用不同类型的燃烧燃料，产生 燃烧热量和二氧化碳：燃烧热量用来发电；燃烧生成的二氧化碳促使产 生额外热量的反应发生；接着，该额外热量会被用在热量转换为电力的
整个过程中，辅助提高发电量。
乙醇还可通过加入额外氧原子（糖类每个碳为一个氧，而乙醇每两 个碳一个氧），从糖类中获取。根据实例，可采用已知工艺，从植物物 料中获得糖类，这些植物物料包括生物质、甘蔗的干植物物料、大麦、 黄豆、油菜籽、棉花籽、玉米油、牛脂、微藻的大量培养、柳枝稷、玉 米秸秆、麦秆、稻壳和/或城市废木材等等。还可用己知工艺从猪粪和/ 或鸡类垃圾等动物排泄物中制成糖类。
根据实例，糖类（如木糖、葡萄糖、纤维二糖）可用作燃烧燃料， 因为其自身携带许多用于闭路燃烧过程中燃烧反应的氧，如上文图示，
参见图8和图9。在此特定实践中，每燃烧一摩尔燃料，糖类消耗六摩尔 02，生成六摩尔C02。相比之下，每燃烧一摩尔燃料，汽油会消耗12.5 摩尔o2，生成八摩尔co2。相应地，燃烧汽油对输入氧气的需要和输出
C02封存的需要均远远高于燃烧糖类的需要。如果用C02与上文图示中 的生成氧气并捕获C02的物质进行反应，使用汽油产生的C02量与消耗 的02量会不均衡，而使用糖类则大体平衡。在特定实例中，若氧气和二 氧化碳分别在现场制作和捕获，则从技术上而言，糖类在闭路系统中是 一种有效的燃料，如上文图示，参见图8和图10。然而，如采用汽油进 行同一项工作，其通常会比采用葡萄糖作为燃料多需要33 %的捕获物质。 汽油还会额外消耗2.0833摩尔的氧气，这对现场源来说是很难生成的。 因此，根据实例，基于由生成氧气并捕获C02的物质（该物质由一种固 态超氧化物，如K02，，与排气C02组成）产生的自然氧气量，糖类（如 单糖）会是闭路燃烧系统一种有效的燃料选择。
因此，对于机动车辆中的闭路燃烧而言，与使用其它类型的诸如汽油之类的燃料相比，糖类拥有相当大的优势，因为其需要的氧气更少， 产生的C02更少。同时，在特定实例中，糖类中的碳来源于近来从空气 中捕获C02的植物，而汽油中的通常来源于史前从大气中隔离的碳一来 自地球过去千万年的co2，导致全球变暖。汽油携带大量的焓，通过使 用碳捕获（C02与封存物质反应）的热量，其有可能拥有类似的kJ/碳。
如上文描述，根据特定的与生成氧气捕获物质在特定实例闭路燃烧 系统中的反应实例，固态超氧化物、半过氧化物（如他202.68)和过氧化
物通过与"排气"C02反应或自身分解，产生用于燃烧的氧气。如图8和图 IO中特定实例所示，闭路发电系统可用C02排气捕获物质生成氧气，在 将氧气送回燃烧入口。进行此过程无需使用下文图12所示的燃料电池系 统。如果该物质同时还捕获C02，那么其便是一种物质起到了两种作用； 如果其同时还进行放热的二氧化碳捕获，那便起到了三种作用；若其不 使用耗电的ASU装置便可产生纯氧，那则起到了四种作用。碳水化合物 闭路燃烧的系统和方法见一个特定实例，采用了一种放热、捕获co2、 并生成用于闭路燃烧过程氧气的物质。
根据实例，木糖、葡萄糖和纤维二糖等糖类可在淀粉和纤维素等碳 水化合物的预处理中产生。乙醇加工的第一步便是植物淀粉物质的研磨 和化学/酶的预处理；乙醇加工有Cekmol工艺的甘蔗渣加工等。此处的 预处理工艺效率为82至96%，取决于不同种类，有的包含以下任一工艺： 稀酸处理、S02蒸汽爆破、AFEX、 ARP及石灰处理，紧接着是水解加工。
按照特定实例制作碳水化合物燃料，应在产生糖类的同时终止制备 乙醇的工艺，因为继续制作乙醇会浪费能量（如：从固态葡萄糖中制备 液态乙醇会释放68.9 kJ/mol葡萄糖），并向大气中释放C02 (见下文方 程式，纤维素每产生一摩尔葡萄糖，便会向大气释放两摩尔C02)。
C6H1206 — 2 C2H5OH (流体）+ 2 C02 +释放的能量：68.9 kJ mo卜l
可在非等温管状反应器超临界水中处理纤维素，在室温时进入，
200-40(TC时取出。生成物包括寡糖、单糖和其它小分子等。随着温度升 高，单糖产量增加。这里，在最高压力7500psig时的产量约为60%，温 度为280°C，反应器停留时间少于一分钟。[发布人张泰英，2006年AICHE会议J
正如上文提出的那样，在C02封存方面，燃烧中使用糖类等碳水化 合物基燃料比采用汽油、柴油、燃油或煤作为燃烧燃料更为有效。碳水 化合物源自于植物的光合作用，在这个过程中，无需（来自化石燃料或 其它人类努力的）动力输入，便可从大气中捕获C02。从大气中捕获C02 有两点问题：其在大气气体中占有很小比例，且就热力学而言，要将C02 合成转换成纤维素或木质素等碳水化合物会很不利（如：需要热量输入）。 使用来自植物的碳水化合物，便给一种全球整体封存工艺提供了机会， 不但可以产生电力，还能抑制C02。
甲醇为另一种可在闭路燃烧系统中使用的燃料，其生产方式也可从 大气中除去二氧化碳。此处，在上述闭路燃烧系统中燃烧（通过生物方
式获得的）甲醇会需要额外的氧气输入，因为通过与甲醇的C02反应， 固态超氧化物材料不能产生出足够的氧气，如下文所示：
CH3OH + 1.5 02》C02 + 2 H20 + 726.55 kJ/mol 02/C02=3/2
使用由碳捕获技术得到的丁醇时也需要额外氧气，同样如下文所示：
CH3CH2CH2CH2OH + 6 02》4 C02 + 5 H20 + heat CH3CH2CH2CH2OH + 6 02》4 C02 + 5 H20 +热量 02/C02=3/2
根据实例，通过合成制成的费-托法合成碳氢化合物同样是一种可行 燃料，用于上文图示实例中的闭路燃烧系统；费-托法合成碳氢化合物制 备方法是从空气中纯去除二氧化碳。生物炼油厂的费-托法热部分可对此 有所帮助；例如，主要来自生物炼油厂生产乙醇的木质素的重质物可转 变成合成气体（CO+H2)，并经催化转换成汽油或柴油燃料。由于碳来 源为耕种的植物，其从空气中除去的二氧化碳比放入空气中的多，因此 其可作为运输用燃料使用。
如下所示，来自生物炼油厂的费-托法燃料的源头去除空气中的co2， 而其消耗的氧气会多于固态超氧化物与二氧化碳反应所产生的氧气，二 氧化碳在以下燃烧中生成：CH3(CH2)6CH3 + 12.5 02 — 8 C02 + 9 H20 +热量 02/C02=1.56
在本文的图示实例中，尽管所提的主题并未限于这个方面，超氧化 物仍可提供一种捕获co2、生成氧气并产生多种动力的方法。这些动力
种类包括，如碳捕获工艺反应放出的热量、电化电池电力（燃料电池）
等，如上文图示。在特定实例中，固态超氧化物，如K02、 Cs02、 Rb02、 Na02和/或其它超氧化物，可捕获（旋转式或往复式）内燃机、外部蒸汽 机或内涡轮内燃料燃烧产生的二氧化碳，这里仅列出一些燃烧过程。
在一个特定实例中，碳水化合物，如单糖，可和高浓度氧气燃烧， 氧气来自K02与C02反应。单糖燃烧热量和K02与C02反应的热量可当 成外部燃烧热源，用于驱动水力/蒸汽动力循环。钾的价格不贵，并可从 多种来源获得，如海水和钾盐、光卤石和无水钾镁矾沉积物等。此外， 钠和钾在地壳中的含量也十分充足（2.6%和2.4%)。
根据实例，超氧化物和/或过氧化物可从空气的氮气中分离出氧。因
此，便无需使用耗电的空分装置（ASU)。如果用2K02/K202和CnH2。On 代替煤和空气成为燃料，会有以下优势：降低或消除了空气压縮的需要、 比煤产生出更多热量、收集和运送C02的方法更为便捷。
根据实例，碳酸盐再生为二氧化碳和氧化钾需要热量，可通过高温
下二氧化碳移除来完成，如下所示：
K2C03 + A//, K20 + C02 (至封存）
A//, = +391.5 k應ole
AG'
-=A印
(高温低压状态下实现较容易）
在一个实例中，氧化钾要重新转换为超氧化物和过氧化物，可采用
对吉布斯能有利的工艺，如下：
K20 + 02^K02 +!/2K202+ Ai/2
(过程有多个步骤） M/2=-134kJ/mol
AG, =-133.9 kJ/mol碳酸锂/氢氧化锂等类似物质的AG便较为不利，如将Li20还原成 LiCV^LizO^如下图示：
Li20 + Li02 + /2 Li202 AG = +48 kJ/mol [参考]
将碳酸钾/氢氧化钾还原成K02+Vi K202会消耗空气，但会避免形成 NOx (高温空气氧化问题）。在特定实例中，单糖含有K02+ViK202氧化 所需的基本精确的氧气量。该反应有多种有效的变形，包括最初吸热气 化至CO/H2和重碳酸盐的生成。下文图示的反应会提供每个碳和C6H1206 反应的有利热量。
n K02 (s) + * K2。2 (s) + CnH2nOn (aq) n K2C03 *H20
A// = -681 kJ/mole C; A// «-4,086 kJ/mole C6H1206
根据实例，金属钠可通过熔盐或低熔点易熔质（如CaCl2+NaCl)的 电解制成。由于电解电力原则上可从风、地热或核能等可持续能源中获 得，因此超氧化物的制备不会增加大气中的C02净含量。
钠和钾氧化物中的任意一种均可用于在单糖外部燃烧过程中产生额 外热量，驱动水力/蒸汽动力循环，并封存单糖燃烧生成的co2。关于超 氧化钾在燃料电池电力配置中的使用，K02有共同的电子性能[《化学物 理学报》，第63巻，6号；1975年9月15日。]。众所周知，在250 K 以上时，K02可作为一种半导体，活化能为1.3eV。
在特定实例中，熔融碳酸盐燃料电池（MCFC)的阳极采用了一种 超氧化物和/或过氧化物。下文划线的反应为采用熔融碳酸盐燃料电池 (MCFC)后，其阳极的反应，以及可收集的氧气量。
KC^+COz + Ze-— [C03]2-
2Na02+ 「CO二12- ^ Na^CC^l + 2 Oi+2 e-
2 Na02+ C02 — Na2[C03] + 1.5 02
焓：-1127.44 — [-393.5 — 2(260.2)]=，放热的
烚：-1044.1 —[394.4 —2(218.4)] = -212 (有利的）^02+C02 + 2e-^ [C03]2-
2K02+ 「CO/- ■> KJCO^I + 2 0丄+2 e-
2 K02 + C02 + K2[C03] + 1.5 02
烚：-1167 — r-393.5 -2(284.9)1 = -203放热的
焓.-=(有利的）
NaC103 + 6 e- + 3 H20 + NaCl + 6 OH-6(NaO丄十OH- + e- + NaOH + 02)
6 Na02 + NaC103 + 3 H20 ^ 6 NaOH + 6 02 + NaCl
AFC配置每个C02可产生出足够的氧气，以在闭路回路中使用乙醇 燃料，如上文图10所示。这里没有排气，乙醇燃烧产生的C02会与燃料 电池化合，捕获电力。
根据实例，超氧化钠（Na02)可提供一种轻易可得的碳捕获物质， 因为其可从电解可持续能量中制得，该电解动力来自于由风力、核能或 地热和/或类似物。
根据实例，超氧化钾同样是产生氧气并捕获C02的一种不错选择， 因为与钠相比，其热稳定性更高，并且也用于呼吸设备。通过采用带有 超氧化物和/或过氧化物捕获C02并产生氧气性能的燃料电池，可实现碳 基燃料的燃烧系统，比传统的空气氧化燃烧工艺更为高效，而与常规的 开式布雷顿热量动力循环从每个排出的C02中获得的电力相比，其可从 每个捕获的C02中生产更多电量。因此，在一些实践中，与开式布雷顿 循环中的燃油、煤等化石燃料外部燃烧相比，所需捕获的C02量有所减 少。
根据实例，可从原料钾盐（如：天然氯化钾）中获得K02，此类物 质稳定，通常含有氯化物、硫酸盐或硝酸盐阴离子，这些阴离子本身便 可封存于各类固态和岩石物质里。如需在整个过程中不向空气中排放二 氧化碳，需要进行一项工艺，制备超氧化物，并封存阴离子，且避免空 中排放co2。此外，此工艺还应避免采用高阴电性的阴离子，如空气或水中的氯化物。
在一个特定实例中，超氧化物的生产应以碳中性、不损害环境的方 式进行，如在一个固定的大型车间内。与运输车辆等活动电力系统相比， 在这里可更为轻松的控制C02排放。在一个实践中，过氧化钠可通过氯 化钠电解获得，生成金属钠和氯。可将Cl2气体封存起来以备其它用途。 目前世界上有大量的C02产生，所以没有出售C02的市场，然而有出售 购买其它物质的市场，如Cl2剩余物。以下有许多实例，但应注意：许多
包含矽土和矾土的矿物质，W、 Ta、 Zr、 Ti、 V、 Cr、 Mo等前过渡金属， 以及其金属氧化物能很轻易地将氯化物纳入其结构。生成物包括无害的 氮气、氧气、水，或仅有封存固体。
Cl2 + 2 NaN3今2 NaCl + 3 N2
Cl2+SiO^ SiCb + KCb
Cl2 + Si(s) + 02 ^ Cl3SiO(SiOCl2)nSiCl3 其中n = 1至4 Cl2 + Ba(OH)2 ^ BaCl2 + H20 + K 02 nCl2+ ZrOx^ ZrCl2nO(x-2n)+ '/2 n 02
这说明了可将co2与由可持续能量生产的超氧化物和过氧化物封
存，氯的副产品可用于工业，或将其自身以固态形式封存，过程中放出 无害气体或不释放气体。如果对发动机采用源于农作物的流体燃料，且
用可持续能量生产超氧化物或过氧化物，将从地球大气中除去C02且无
有毒物质放出，这便是环境平衡。
如果如前文所描述的那样，用2K02/K202混合物燃烧中的C02并生 成高浓度氧气，生成的碳酸盐可再生为2K02/K202，不生成任何Cb。如 果这时将Cl2在碳捕获中重复使用若干次然后再生，开始制备2K02/K202 的成本便会变得越来越可以忽略。
生成的碳酸盐可置于地下废气的煤矿或其它矿的空闲部分中。或者， 重生2K02/K2OJt从碳酸盐中去除的C02可送至地下盐水或地下盐层。 无论是固态填埋，还是将大气压力的C02气体送至地下盐水，对地质空 腔的低压压力均无要求；封存可在大气压力或接近大气压力的情况下进 行。除了固态超氧化物和过氧化物，其它类型的固态物质也可用于在机 动车辆和发电厂捕获C02。关于这个方面，燃煤发电场的C02矿物封存 目前正在研究当中。与K02相比，这些矿物质许多更易生产，或从地上
获得，然后进行加工，但是它们在与C02的反应中，放热性通常不如K02，
与之相比，天然的矿物质每吸收一个单位的co2，通常重量会更重，且
不会产生氧气，而产生氧气恰恰是固态超氧化物极为有益的一个特性。
以下显示的是蛇纹岩反应，原始材料本质上重于K02 (MW = 71) VS Mg2Si04 (MW= 140.6)。在特定实践中，如果在移动运输发动机中釆用 封存，重量将是一个十分重要的标准。如，镁橄榄石是K02的两倍重。 蛇纹岩反应：
镁橄榄石+水+二氧化碳—蛇纹石+菱镁矿+矽土
铁橄榄石+水+碳酸—蛇纹石+磁铁矿+菱镁矿+矽土 蛇纹石+二氧化碳—菱镁矿+矽土+水
特定实践中，超氧化物和/或过氧化物组成了一个燃料电池系统，通 过在燃料燃烧发电的过程中，加入燃料电池能量部分以及C02与K02反 应的反应热量部分，大幅度提高发动机每单位重量的电量；燃烧燃料可 源自植物，如来源于农作物的乙醇或单糖。
根据实例，并如上文图示，MCFC配置可用于闭路电力系统中，可 使用多种抗氧化阳极的任意一种。此处，K02可在425士2"C时在真空中分 解。然而，如果超氧化物上方的大气大都为氧气，其则可在更高温度下 保持稳定。同时，还可使用添加剂以提高其稳定性。在最好的Li/Na/K碳 酸盐薄膜中，碳酸盐离子流性在40(TC的范围时会出现。这些物质分子式 为Li/Na/K43.5/31.5/25%，带有[C03]2—。随着接近超氧化钾的稳定性范围， 应在K02上方采用高于大气压力的压力，以防K02在更为典型的MCFC 温度----高于50(TC时分解。反过来，高氧气压力会将阳极置于一个氧化 环境中。阳极氧化会阻止电子的输送，而一些阳极物质可解决这一影响。
下文讨论的是适合于氧化环境的阳极物质，如，氧化环境包含超氧 化物、过氧化物和大气中的氧气。此处这类阳极物质可制成一个带有超 氧化物固体的两相混合物。此类两相混合物构造应避免或尽可能降低超氧化物的反应/分解，且应该为多孔的，以便释放的氧气能够离开系统。
在氧化条件下稳定的阳极物质的存在有多点原因：（1)阳极暴露于 空气中，温度取决于燃料电池的开启关闭；（2)氯生成或其它电化学（铝
电解）的电化学工艺必须解决抗氧化阳极的问题；（3)阳极的碳氢化合
物重组需要大量的蒸汽，有时为氧气和硫。因此，研究人员一直在寻找 抗氧化阳极。
由钛酸锶和二氧化铈氧化物组成的复合物已被证明具有出色的抗氧
化性（甚至耐硫性）[Olga Marina博士]。这些物质已被开发用于SOFC 燃料电池，在更高温度下，比在AFC中表现更为出色，但其性能很可能 适合于MCFC。
锶La[l-x〗Sr[x]Cr0[3]、掺轧二氧化铈（Ce[0.9]Gd[0.1]0[2])、氧化 镨、氧化钼代替了铬酸镧[FOULET正RJ.]。 Ni/LiNiOx可提供不错的阳极 物质。有了钛酸锶和二氧化铈，可能铬酸镧在MCFC中会比在AFC中状
态更好。
Pt/C与Pt-Pd/C; Pt-Au/C也可用作阳极，即使在AFC温度下。后过 渡金属，如Pt，不会像前过渡金属一样容易被氧化，但如有超氧化物存 在与碳支持，Pt阳极就很可能发生氧化。氧化取决于温度，低温的AFC 会抑制Pt阳极的氧化。超氧化物很容易发生反应，因此低温AFC足以让 其反应，但由于它们的反应具有放热性，会产生热量，这便对Pt/C阳极 的氧化稳定性构成了考验。冷却堆叠单元，将AFC保持在较低温度，将 会抑制超氧化物与阳极反应。
金属碳化物、硼化物、氮化物、硅化物、钙钛矿结构氧化物[《电化 学学会学报》，第7版第153巻，A1302页至A1309页（2006)]也可提
供较好的阳极物质。最近，此类阳极由刘梅林（注：此处人名为音译） 于佐治亚理工学院为必须具有抗硫性的SOFC开发，在MCFC中会比在 AFC中状态更好。
四苯基卟啉钴也是一种可用作阳极的物质[Shrini]，可与超氧化物组 合形成一种两相混合物。阳极经过降解后的副产品不应为挥发性的毒害 物质，这一点十分重要，因为所提的是一种两用装置，同时生产氧气和电力。
据说在SOFC系统中、在300至60(TC条件下工作的新的阳极物质 前景看好，但仍然包含碳。很显然，其具有碳氧化稳定性，因为SOFC 中碳会接触热氧气和02离子。下文为对其描述的直接引用："通过采用 柠檬酸盐/硝酸盐燃烧技术，可合成一种新奇的阳极催化剂----C-MO-SDC (0活性炭/炭黑，M=Cu、 Ni、 Co， SDC=Ce0.9Sm0.1O1.95)。活性炭 和炭黑等碳物质首先被用于提高固态氧化物燃料电池（SOFC)阳极性能， 如直接将甲醇用作燃料，尤其能改善其微结构，增强阳极传导性和催化 功能。直接在56(TC下使用甲醇，用于SOFC装置的生成的阳极催化剂 C-MO-SDC物质可成功达到0.25 Wcm-2的高功率密度"[《电化学与固态 期刊》，第2版第9巻，A80页-A81页（2006)]。
氯碱阳极同样也具有抗氧化性，如涂于Ti基片的Ru02 + Ir02 +Ti02[Shrini， 111页]。这些阳极能抵抗高浓度的Cl-和Cl2。[《燃料电池》， Supramaniam Srinivasan， Springer出版公司，2006年]
金属陶瓷基阳极同样为固态超氧化物物质两相混合物的可选对象。
铜镍高温合金已被证明在600至90(TC时为稳定的铝电解阳极[2003 年11月，JOM，王兆文（注：此处人名为音译）]。作为阳极材料， Cu-10Ni-10Al、 Cu-25Ni-15Fe和Cu-25Ni-10Cr高温合金具有出色的抗氧 化和抗腐蚀性。在铝电解中，氧气在合金阳极和电解质中产生，会在阳 极表面形成一层氧化膜。如果生成的氧化物涂覆的物质传导性和结构良 好，其仍可为一种不错的阳极物质。
以上所描述的合金与讨论的几种其它阳极均在高温制成，需要考虑 如何在固态超氧化物两相混合物中如何对其进行构造。超氧化物的制成 较为简单：将金属K、 Rb或Cs在暴露于接近大气压力的氧气中即可。 NaO2通过Na2O2与O2在300atm、 50(TC的反应获得。固态超氧化物十分 敏感，要将其充分混合的加工条件具有重大的意义。有两种使用它们的 方法："润湿"法或固体升华。"润湿"法并不是必须用水，而是不会被超氧 化物轻易氧化的适当的流体。此外，将待用的超氧化物和凝胶放置于预 成型的阳极同样是一种不错的方法。典型的MCFC中，阴极由Ni/LiMOx组成，由于图10设计未使用 NaC103，因此阴极材料可被再次使用，仅需要对被消耗超氧化固体物质 和/或过氧化固体物质（转化为碳酸盐）进行分配，例如，K2C03可被土 地填埋。阳极涂上新的K02。 Na02可组成造价较低的系统，仅需要对 Na2[C03]进行土地填埋，这个过程所需花费不多。然而，需要作额外的功， 使Na02在MCFC温度状况下稳定下来。
根据实例，若干不同的辅助材料，如电池材料，可用于辅助阴极运 转，见如下反应：
NiOOH + H20 + e~ — Ni(OH)2 + OH~
K02 + OH~ — e~ + KOH + 02
NiOOH + H20 + K02 — Ni(OH)2 + KOH + 02
Mn02 + H20 + e~ — MnOOH + OH〜K07 + OH〜—e~ + KOH + 07
Mn02 + K02 + H20 — KOH + 02 + MnOOH
NaC103 + 6e〜+ 3H20 — NaCl + 60H -
6(K02 + OH~ — e~ + KOH + 02)
NaC103 + 6K02 + 3H20 — 6K0H + 02 + NaCl
由于Ni(OH》与C02反应生成碳酸镍，所以M。02和NiOOH可用于
与蒸汽和燃烧液态燃料所释放出的C02发生反应。
根据实例，无论是抗热冲击，还是与电源连接电气，阳极至少应以 部分的形式选出作为基础。按照一个特殊的实例， 一个MCFC C02捕获 系统具备可移动电池，如图11所示，该电池位于电池堆上。这里，调节 槽710和712，用于安装一个可换组件，该组件包括一个薄膜706和阳极 材料70S，如K02。通过手柄702，使用一个机械可将这个组件手动插入 或拔出。封盖704通过槽710形成空气密封。电脑控制（未显示），当 电池处于运转状态下，对电池堆的每一个电池实施压力和温度监测，从 而对靠近电池的级间冷却槽加温或冷却，以优化其性能，并检测电池是 否完成运转。电池可串联，也可并联，从而获得理想的电压和安培。
按照一个可替代实例，尽管所提主体在这一方面并不限于此，在热 能转化为电能的工艺中，由碳水化合物燃烧发电。燃烧产生的二氧化碳与捕获材料生成的氧作用，从而产生热，这种热应用于热能转化为电能 工艺中的发电。在一个特殊实施中，二氧化碳与封存材料生成的氧反应， 生成氧，氧含量相当于燃烧消耗的氧含量。
图12显示为系统800，包括一个燃料罐826，罐内含有来源于植物 体的单糖混合物，如新近生长并收获的纤维素； 一个泵828，可计量进入 燃烧工段814的这种混合物，所处压力为2175psi; —个压缩机820，为 燃烧工段814供给大量的纯氧。这里，压縮机820不供给氮气，因为处 在燃烧工段814的燃烧会出现大量的氮气。然而，在某种条件下，糖比 汽油更难燃烧，而且糖也不易点燃，但是当糖与浓縮氧接触时，就会迅 速被点燃。在一个替代实施方式中，在高温状态下，与高浓度的氧接触， 木质素同样被点燃。燃料罐826也装有含甲醇木质素浆屑；再者，处于 燃烧工段814的压力状态下，罐826中的单糖可被分解为CO和H2，就 如同之前被供给给燃烧工段814 —样。
当实施以下操作时，燃烧开始：压縮机820将氧通入燃烧工段814， 通常这一操作处于稳定状态，直至级间被冷却。然而，如果这种氧仅仅 是部分级间冷却，将进入燃烧室。热氧将糖和乙醇点燃，工艺开始。
工艺开始后，燃烧工段814加热到足够程度，可避免对额外氧化功 率的需求。另外一种开始燃烧的方法是，通过安装甲烷气体供给启动器， 与浓縮氧气反应，行糖/甲醇溶液的同步供给，将额外的水注入燃烧室以 维持适当的温度。
如上所述，因为并没有将空气作为一种氧化剂，02的燃烧和氧化作 用比在空气中要强烈的多，可将碳氢化合物作为燃料。同样，因为由涡 轮发电厂的涡轮816进行发电，在一些特定的实例中，可促进使用多种 燃料，而且燃料的蒸汽压力，与内燃机相比，对涡轮发电厂发电而言， 重要性不大。
如图12所示，氧气在通过压縮机820 (含一系列压縮器）后，到达 燃烧工段814，从而增加氧气的压力。可使用水或蒸汽进行级间冷却。可 使用工艺水对压縮机820进行冷却，该工艺水由水泵834通过交换器836 抽出。实例中，压縮器820与交换器836的组合，包括压縮器和交换器的一个交互系列，这个交互系列用于连续阶段内流动路线838中氧的压
縮和冷却。这样，4或5个串联压縮机间的级间冷却将需要1、 2、 3，或 4个热交换器，在高温不增加的状况下形成压力。作为替代，通过在单个 压縮机上的水冷环套直接对压縮机820进行冷却。
由于压縮机820对大部分纯氧，而不是对稀释剂进行压縮，（如， 他发动机内的高浓縮氮），所以，与其它发动机相比，压縮机820在压 縮过程中消耗的功率低。实例中，压縮器820的单个压縮器和涡轮816 的单个涡轮共轴（未显示）。因为等熵膨胀器在燃烧阶段阶数后，使燃 烧物和蒸汽混合物膨胀，与流经压縮机820的气体摩尔数相比，涡轮816
(包括大量的燃气轮机）所消耗的气体摩尔数更多，并从气体获得功。 压縮过程中，使气体移动，以及对气体加压均消耗功率。与燃气轮机中 较大摩尔数量蒸汽相比，压縮机内的氧气摩尔数较少，这样可降低整个 发电工艺的寄生功率损耗。
在之前列举的实例中，二氧化碳与由封存材料生成的氧反应产生氧 气，如过氧化钠或Na2026S (或锂或钾类似物，如K02或NaN03)。但 是，可使用C02封存材料生成的其它氧气，而不是由所述主题中所产生 的氧气。
虽然温度为12(TC以上时，Na02十分不稳定，由于二氧化碳捕捉反 应器822被新近凝结的水所冷却，水箱832处的凝结水所处温度为IO(TC 或更低，所以反应器822的温度维持在10(TC或更低。首选Na02或 Na20268，因为两者均可通过零碳工艺制取，而且通过钠盐先电解为金属 钠，随后金属钠与氧气反应，从而生成Na02或Na20268，所应用的工艺 均使用低成本的材料。
使用二氧化碳捕捉反应器822前，先使用部分冷凝器830，调节冷 凝器830，从二氧化碳和气态水中分离出液态水。这里，部分冷凝器830 可通过冷却剂842冷却，该冷却剂包括空气或河水等。二氧化碳和气态 水可通过薄膜840进入大气，而该薄膜本身具有透水性。为启用该工艺， 气体逸出涡轮816，进入冷凝器830的压力可稍高于大气压力，如25 psig。 可转换成电能的功818可从涡轮816的一个或多个涡轮产生。轴功可转换成电能。
根据实例，尽管权利要求并不仅仅限于这一方面，但是在燃烧工段
814产生的二氧化碳以及某些气态水可进入二氧化碳捕获反应器822，且
在该反应器中可能发生以下三种放热反应：
C02 + 2 Na02 ^ Na2C03 + 1.5 02
C02 + 0.5 H20 + Na02 ^ HNaC03 + 0.75 02
2 HNaC03 — Na2C03 + C02 + H20
据悉，温度接近室温时会发生此类反应并产生钾类似物。反应器822 可包含数种或一种如2K02/K202的廉价超氧化物/过氧化物混合物。例如， 其形式上就是一些简单的小球团。可将这些球团放在管壳式容器内，并 可将从834流出的加压水导入管壳式容器管，以吸收以上列出各反应的 热量。管壳式容器内的球团可处于低压状态，而管中的热水会以泵834 进行加压。但是，这只是二氧化碳反应器根据某一特定实例以何种方式， 利用超氧化物捕获二氧化碳的一个例子，且所述主题并不限于这方面。
这里，从二氧化碳捕捉反应器822中可逸出一些C02和H20，但可 通过提前排出薄膜中的水，将逸出量降到最小的程度。此外，从二氧化 碳捕捉反应器822中逸出，进入燃烧工段814的C02和H20，只能在此 过程中回收，产生含更多气体的痕量，这样既可增加压縮器电力需求还 能提高涡轮发电能力。
目前列举的实例中，图12显示：部分冷凝器830将液态水存入水罐 832，然后由泵834抽运至燃烧工段814的压力。在此，这样抽运流体， 比压縮气体耗电更少，如采用压縮氮而不是水作为稀释剂的成本更高。 此间，在经反应器822和压縮器820热交换预热的水进入燃烧工段814， 以降低该工段温度，增加等熵膨胀可用气体量之前，可通过二氧化碳捕 获反应器822和压縮器820将水抽运进冷却管。尽管图12对Na02，其 它如K02或2 K02/K202可在二氧化碳捕获反应器822中使用的材料进 行了说明，但所述主题并不限于这方面。
一个实例中，与具有类似功率的机动车辆散热器对冷却气体的需求 相比，部分冷凝器830上的气体冷却需求在每分钟立方英尺（CFM)的范围。此外，目前列举实例的发电工艺并未将空气吸入做助燃剂。
根据实例，为顺应共同增强气体逸出燃烧工段814达到发电的要求，
涡轮816包含一系列涡轮。且随后将给出每摩尔所发电量的一个例子。 这种等熵膨胀器可冷却炉气。与原材料焓相比，从涡轮816逸出的气体 中所含的焓，是热能过程中的主要损失。但是，结果表明，假设能够取 得高效率，至少在一个特定实例中，膨胀器和压縮器与理想特性的偏差 均不会超过20%。而取得高效率的一个原因就是没有压縮损失，因为没
有压縮气体，且已提前通过碳水化合物以及超氧化物和/或其它制氧co2
捕获材料将氧气放入该系统。另外，发电效率会因碳燃料的热值而不同， 例如，单糖含量会因co2与固体超氧化物或超氧化物/过氧化物等制氧 co2捕获材料反应而提供的额外热量大大增加。
燃烧工段814之后，进入第一个涡轮之前的初始温度是涡轮叶片能 承受的。根据所选样例，1700 K是退出燃烧工段814的适当温度。当然， 降低温度，采用较传统的涡轮叶片材料是允许的，但是这样会降低系统 800的效率。
燃烧工段814氧气进口处温度更高。随后，燃烧工段814的温度会 因注入水（流体、气体或其中的混合物）吸收一些燃烧热而降低。且进 入第一个涡轮所允许的温度越高，该过程中所产生的涡轮功率就越大。 但是，需要更多诸如冷却剂842的物质来冷却部分冷凝器830。图12未 显示的一个细节是燃烧工段814的实施程度。在此，燃烧工段814包含 一个燃烧室，可在开始工段接受氧气进入，但具有可交替添加燃料和蒸 汽的功能。增加的燃料可燃烧，蒸汽的温度会升高。而且蒸汽能进一步 抑制燃烧室产生积碳。加入燃料和蒸汽后，燃烧室内温度会升高。但是， 这种温度上升基本上是可以控制的，且高温产物，如自由基的生成也能 控制。然后，沿燃烧室径向长度移动，可先添加新燃料，再添加新蒸汽。 氧气从进口横穿燃烧室逸出的过程中，会交替遇到燃料和蒸汽，从而控 制温度和自由基的生成。因此，该燃烧室的理想构成基本上为细长形。
可将多种氧源用于基本燃烧，如NaC103ZCr20s (包括NaC103、 KC103和NaCl(VCr203)或诸如二氧化碳捕捉反应器822中超氧化钠的热解，以启动燃烧过程。也可用蓄电池加热二氧化碳捕获反应器822中的
制氧C02回收物，启动压縮器820，并在某些情况下，使此过程中所需的
水解冻。
不采用气体启动的一个优点是氮气会被压縮至燃烧室室压，包含热
氮，这种热氮在未达到形成Nox的温度范围时，不能吸收反应热；或者
如果在级间冷却压縮器，空气会进入燃烧室，但所带氧化动力不足。
可对发生在燃烧工段814各阶段的燃烧方式进行设计，使径向长度的氧气、燃料和蒸汽都加入整个燃烧工段814阶段式增量中，使燃烧工段814的温度始终低于形成大量自由基的温度。此例中，也可沿该反应器以递增方式加入氧气，以控制燃烧过程的燃料与氧气比通气量。相应地，在同一燃烧室，可数次连续引入氧气、燃料和蒸汽，以便以递增方式加入燃料，防止燃烧工段温度达到产生过多自由基的程度，并使燃料、氧气和稀释剂比率基本保持稳定。
热水和/或蒸汽可通过液态水的泵送，在燃烧工段814的温度下注入。在此，流体泵送比通常压縮气体消耗的电量少的多。这样，就可向系统加入某种稀释剂，而不用以空气中的氮气作为稀释剂。如此，可在燃烧室压力下加入稀释剂，而不会出现与氮压縮相关的能量损耗和效率降低情况。
接近水的露点时，工艺气体可从最后一个涡轮高效逸出，这样，冷凝器830要求传热达到最小。而满足此要求的一个方法就是利用气体膨胀进行冷却。为了吸收大量1700K，可在燃烧工段814采用更高的压力。
注入的水可增加系统800所发的总电量，因为它可增加通过涡轮816的气体摩尔。虽然超氧化钠可在较低温度（393 K)分解，但是文献显示，带有分子式Na20268的混合物会在250°C (523 K)左右分解成Na202。温度在38CTC (653 K)以上时，在固态观察到Na202的轻微分解后，Na202在510。C熔化。545°C (818 K)时，伴随固态Na20的产生，残余过氧化物会出现剧烈分解。在51(TC到545。C之间，Na202熔化，且固态Na20己产生。
Na20可与不锈钢反应，但不会与镍反应。因此，在用作反应器822践中，可在148个大气压（2175 psig)和1700K状态下，进入燃烧工段运行。但是，除了所述主题提到的温度和压力外，也可选择其它运转操作温度和压力。
若助燃剂的强度与热纯氧相当，甚至可将诸如纤维素、半纤维素和木质素等作为燃料（如运输燃料），而无需预处理。这些固态燃料可在乙醇、甲醇和/或水料浆中以固体形式加入燃烧工段814，和/或气化成CO和H2。杂原子生物质中的氮和硫可收集在冷凝器830或二氧化碳捕获反应器822中。在此，二氧化碳捕捉反应器822可带附加吸收剂，以去除如已燃杂原子生物质中带矿物质、氮和硫的微粒。若提供零排放发电机，应观察到，此处描述的某一特定实例仅排放湿气。
如上所述，从糖类中可提取适宜的燃料，如C6H,206和C,2H220n。其它燃料可能含有如碳或涡轮式静止碳，这些是从植物碳源去除氧的过程中产生的，而这种碳源将其中的氧以H20而非C02的形式去除。因为C6H1206和d2H220n等燃料可通过糖化作用，以最低成本对物料进行加工制成，所以其具有实用性。糖化作用过程更简单，且制备的诸如C6H1206和C^H22Ch,等燃料保留了大部分C02。
因为植物从大气中吸收C02，与制备乙醇相比，制取C6H^06和01211220„的C02释放量最小，成本最低，并且此处所述的发电厂工艺，能够使<:6111206和C^H220u燃烧产生的C02实现地下封存，这样，整体
效果可降低大气中C02的含量。
应设置燃烧工段814，以容许使用超临界水，这在燃烧工段814的某些实践中可容许压强高达5000psig。[根据Perry《化学工程手册》第6次增订版，第24-18页]，在此压强下，可采用汽轮机；要求更薄壁体材料的更可行压强在148 Atm (2175 psi)左右，这也符合目前卡车内燃所采用的压强[海伍德《内燃机原理》1988版]。更高压强的燃烧工段814会为进入涡轮816的炉气和蒸汽预留更多冷却能，以使最后一个涡轮的"排气"包含更少焓，且当液态水在约373 K时，更接近其起始状态。
重要的是，要注意到从最后一个涡轮逸出的气态水的比热焓只是一小部分，占冷凝器830中气态水到液态水冷凝潜热的10%到20%。因此，由于燃烧工段814需要的水摩尔更少，如果燃烧工段814的温度更高，那么与水冷凝相关的效率损失就会减少。从最后一个涡轮逸出的冷却蒸
汽比热损失，比采用更少水且燃烧工段814温度更高的情况下所产生的
效率损失小的多。
高温燃烧区域所使用的一种材料就是氮化硅（Si3N4)。系统800所占体积和重量不大。在特定实践中，尽管所述主题不限于这一方面，但冷凝器830应包含系统800中体积最大的容器。在特定实践中，系统800的功率密度与当量功率内燃机相同或比其低。系统800单元操作比例相同，或者相对用于具有相同功率机动车辆的标准SI机组尺寸，要小的多。
根据下列方程式，在燃烧工段814注水还可在抑制积碳形成方面占据优势，并在温度高于900K时，起有利反应[第390页，Smith与VanNess，麦格劳希尔，《化学工程热力学》，1975]。
C + 2H20 — C02 + 2H2 (13)
C + H20 — CO + H2
虽然氢痕量可从燃烧工段814逸出，进入涡轮816，但这并不成问题，因为只要能稍稍增加氧气量，氢很容易与氧发生反应。特殊说明实例中，系统800的闭路式特性，除水外，并不会提供大量排气。再少的"自由"燃烧产物，如CO和H2，以及自由基，或在固态生物质包含硫和氮情况下的微量一氧化二氮，均会被吸收或在闭环系统中进一步反应。CO，H2和NO能与Na02反应并留在系统800中。此类产物永远都不会排入空气中。最终，他们会起反应，或出现NOx和SOx时，在二氧化碳捕获反应器822中被吸收。在此，二氧化碳捕捉反应器822可在温度低于12(TC时运行，而正常的卡车排气温度远高于此，使其很难吸收NOx和SOx。而且，系统800的闭环特性能使NOx和SOx通过多种途径穿过二氧化碳捕获反应器822，使其被吸收后在吸收器停留时间更长。
Na2C03很稳定，温度达到1121 K之前不会熔化。因此，其不会对人的健康造成威胁，而且（:6111206和CuH220u也不会危害健康。这与极易爆炸的汽油形成鲜明对比。因为糖类和木质素是防爆无毒的，所有也可进入家庭或超市，这样燃料的物流就不成问题。下列反应会将焓引入于系统800中进行的某步骤，而不考虑产生一
氧化碳的各反应。因为燃烧工段814会注入大量水，CO会因在该过程中与蒸汽反应产生C02而消耗掉。但是，如果残存有微量co，不会引发特殊问题，因为其为闭路式燃烧，无CO散入大气。
[C6H1206 + 6 02 + 6 C02 +6 H20 + 2536.7 k應ol] = -2536.7k應ol
[CuI^Ou + 12 02 ^ 12 C02 +11 H20 + 5，155.7 kJ/Mol]=誦5,155.7k應ol
C2H5OH (流体)+ 3 02 — 2 C02 + 3 H20 + 1234.8 kJ/mol2 Na02 + C02 ^ Na2C03 + 3/2 02+ 214 kJ] 2/3 = 142 kJ/mol 02C02 + 0.5 H20 + Na02 ^ HNaC03 + 02 + 177 kJ/mol 02C02 + 0.5 H20 + Na02 ^ HNaC03*H20 + 02 + 289 kJ/mol 02
假定碳酸盐为主要类型。
在葡萄糖和蔗糖含量分别为80%和20%的情况下，该系统每个碳原子热量输入只有
3060.5 + 2080 = -5,141.3 kJ/7.2 C = -714 kJ/C汽油产生的热量为-5,250.3 kJ/mol禾口- 656 kJ/C
而在葡萄糖、蔗糖和乙醇含量分别为64%、 16%和20%的情况下，
为
2,695.4 + 1866.9 = 4,562.3 kJ/6.16 C = - 740.6 kJ/C
为使用乙醇，封存反应中应含碳酸盐形成物和重碳酸盐形成物；甲醇中C02与02的比率与糖类相同，因此，其起有利作用。含水重碳酸盐的形成会为该过程提供最多的焓。所有，以需要的最少乙醇使燃料始终为流动流体，或将糖类作为固体引入燃烧反应器，或将甲醇和糖类并用作为燃料，非常有价值。
为增加从非碳源加入该系统的焓，且能够吸收一氧化碳、氮和硫氧化物，二氧化碳捕捉反应器822中更易产生氧的封存物可含其它物质。此类物质可包括，如Li20 (与C02反应，并产生能增加该过程工作量的热量）和NaOH (与CO反应），或Na20、 LiOH和KOH类似物。
77Na20与水和C02所起的反应有如下所示的两个步骤：
2 NaOH + 2 C02 — 2 HNaC03
碳酸氢钠易分解，产物见下式：
2 HNaC03 — Na2C03 + C02 + H20
HLiC03比HNaC03的热稳定性更高。HKC03易分解，且K20也易 发生歧化反应。据悉，Li20的熔点为1570°C。其虽不可燃，但健康MSDS 级别为4级。碳酸锂（Li2C03)在723GC时熔化。氧化钠不可燃，且健 康MSDS级别为3级。Li20会在现场生成氢氧化锂，并产生更多热量。 以下两种反应的吉布斯自由能转换均具有两面性。
Li20 + H20 + C02 -> 2 HLiC03 delta G= -581.5 kJ线l
Li20 + C02 -> Li2C03 delta G= -163 k應ol
因其重量很轻，氧化锂可提供适当的制氧C02捕获物质，供便携电
源使用。碳酸锂是一种相对安全的物质，且在药品中也有使用。这些反 应会向封存过程加入如下焓，转而提高该过程的效率。但是，由于Li20 可与Na02反应，所有从物理角度讲，需要将这两种物质分离开来。 Li20 + H20 + C02 — 2 HLiC03 + 700 kJ/mol
实例中，与氧化钠相比，氧化锂会为系统800提供更多焓。若对该 过程和放热封存做如下假设，就可得出与汽油SI发动机相比，加入发电 厂每个碳原子的焓。
[C6Hi206 + 6 02 -〉 6 C02 + 6 H20 + 2536.7 k應ol] = -2536.7 k應ol
[Ci2H22On + 12 02 A 12 C02 + 11 H20 + 5,155.7 kJ/Mol]=画5,155.7 k應ol
放热封存
[Li20 + H20 + C02 ■> 2 HLiC03 + 700 kJ/mol]7.2 =隱5,040 kJ/mol
吸热分解反应
[10 kJ/Mol (熔解热）+96 kJ/mol + 2 Na20268 A Na20 + 3/2 02]7.2 = +763.2
在葡萄糖和蔗糖含量分别为80%和20%的情况下，该系统每个碳原 子热量输入只有-3060.5 - 4277 = -7,337 kJ/7.2 C = -1,019 kJ/C 汽油产生的热量为-5,250.3 kJ/mol和-656 kJ/C
如前所示，过程800每个碳原子和每摩尔所含焓均多于汽油。由于 焓会受若干因素影响，包括HLiC03溶解热，HLiC03易于分解成碳酸盐 的属性，以及烧制成一氧化碳的糖量，所以这些数字均为概数。
用于吸收放热C02的其它物质包括BeO、 MgO、 CaO、 Mg(OH)2、 八1203和Al(OH)3。但是，这里只列出了部分物质，其它此类物质列于先 前各例中。
根据实例，二氧化碳捕捉反应器822由混合物，或包含一种同时具 有制氧和C02封存两种功能的两个区域组成。若使用含如硫和氮原子的 固态生物质，其还可包括一个NOx和SOx吸收器。
这里所列有关系统800的特定实例，具有以下一个或多个优点：（1) 空气中的氮气未受压，所以节省能量，（2)排气最少（大多为液态水和 气态水），（3) 二氧化碳捕获反应器822上C02的放热封存会将额外热 量引入该系统，（4)浓縮氧的高氧化功率使蒸汽压力较小的固体能作燃 料，（5)采用涡轮而不是SI发动机配置，使我们能够使用没有蒸汽压 力的燃料，（6) 二氧化碳捕获和成型方便运输和封存，（7)因为该燃 料是从那些从空气中封存C02的植物中提取的，所有二氧化碳已通过这 种操作从空气中移除，（8)可将糖类作为燃料，因为糖类含大量氧，在 消耗02的同时产生等量co2，且优于形成时会向大气释放热量和co2的 乙醇，（9)这些燃料不会与空气发生反应，（10)机动车辆配置中无需 消音器也可基本实现无噪运行，（12)功率元件使木质素作为燃料成为 可能---木质素不仅便宜，而且目前常处于浪费状态。
系统800中未显示电池时，可采用这种电池启动系统，以便向压縮 器820和泵828与834供电，例如在燃烧工段822开始点火。
如果以封存装置中如Li20等单独材料封存C02，那么气相水也足以 从水与超氧化物的反应中产生大量氧气，反应式如下。若与水反应，超 氧化钠会向该过程加入焓。
0.35 kJ/mol + K02 + H20 (流体）画> 2 KOH + 1.5 022 Na02 + H20 (流体）-> 2 NaOH + 1.5 02 + 46.8 kJ
系统800的特定实践包括O2压縮机，如压縮机820的使用。但是， 由于只对氧气而不对空气进行压縮，所以如果采用空气，压縮成本更低， 因为空气中大部分是氮气。在特别举出的实例中，系统800在同一二氧 化碳捕捉反应器822中既封存C02又生成氧气，在特定实例中，该反应 器压力应始终稍高于14.7 psig。近似的此类大气压力容器构造时，壁体 与压力罐相比可更薄、更轻。已捕捉碳的低压罐更方便移除和替换含固 态超氧化物的碳酸盐。
实例中，二氧化碳捕捉反应器822未受压。由此，保留碳捕获物， 如Na02的活动筒形态是可能的。如需要，消费者或服务站可简单改变 Na02物质的此类筒结构。
某些反应的反应热显示在表二中。制取碳酸氢钾反应的产量为177.4 kJ/mo1 (见其中的反应2).
K02更稳定，高达至少698 K [E丄Skovnin， 1962，苏联无机科学院]， 且一些研究人员报告的K02稳定性更高（只在763到803 K熔化[LV. Aksenova， 1965，苏联无机科学院])，但是，HKC03处于14(TC左右就 不是很稳定了 。因为系统800会转移进入二氧化碳捕捉反应器522的C02， 并生成气态水和重碳酸盐。但是，这种重碳酸盐可在其自身分解成碳酸
盐、水和C02的平衡反应中生成。将C02更完整地保留在二氧化碳捕捉
反应器822中的一种方法是将LiOH和K02—并纳入。另一种方法是不 去担心某些C02会从封存装置逸出，因为逸出该装置的这种气体会返回 燃烧工段814，基本上与表二中反应1和2生成的氧气一同被回收。为调 节从封存逸出的C02，在燃烧工段814之前，可按规定尺码制作压縮机， 以便对包括从二氧化碳捕捉处理器822到燃烧工段814，散逸的C02和气 态水流速的变流速进行处理。
系统800中采用的压縮机820可通过工艺水在级间冷却，以减少处 理所需的电量。但是，限制氧气冷却有利热氧进入燃烧工段814。
根据实例，系统800会将高浓度氧引入燃烧工段814，且可将各燃 料库826热绝缘。可在燃烧工段814的压力下，将燃料加入燃烧工段814。方便移除和以固态超氧化物替换碳酸盐。
一个实施方式中，二氧化碳捕获反应器822未被加压。由此，可以 以可拆卸盒的形式保存碳捕获材料，如Na02。必要时，可由消费者或在 服务站简单地更换这样的Na02物质盒。
某些反应的反应热显示在表II中。制取碳酸氢钾的反应产生177.4 kJ/mo1 (见其中的反应2).
K02更稳定，直到至少698 K [E.I. Skovnin, 1962, Inorganic Academy of Sciences, USSR],且一些研究人员报导K02稳定性更高（在763到803 K仅焰化[I.V. Aksenova， 1965， Inorganic Academy of Sciences, USSR])， 但是，HKC03处于14(TC左右就不是很稳定了。因为系统800会转移C02 进入二氧化碳捕获反应器522，并伴有一些气态水，所以可形成碳酸氢盐。 但是，这种碳酸氢盐可以以与其自身分解成碳酸盐、水和C02相平衡的 方式产生。将C02更彻底地保留在二氧化碳捕获反应器822中的一种方 法是包含一些LiOH与K02在一起。另一种方法是不去担心某些C02会 从封存装置逸出，因为这样的逸出该装置的气体会返回燃烧工段814，基 本上与表II中反应1和2生成的氧气一同再循环。为适应一些从封存中 逸出的C02，燃烧工段814之前的压縮机以处理可变流速的方式制定尺 寸，所述可变流速包括从二氧化碳捕获处理器822到燃烧工段814的泄
漏的C02和气态水的流速。
表II反应放热
反应# 反应 放热
1 C02 + 2 K02 "> K2C03 + 1.5 02 183.6 kJ
2 C02 + 0.5 H20 + K02 — HKCO3 + 0.75O2 177.4 kJ/mol
3 H20(g) + 2K02 ^ 2KOH + 1.5 02 41.4 kJ
4 KOH + C02 — HKCO3 141.1
5 LiOH + C02">HLiC03(a。、 85.66
系统800中采用的压縮机820可通过工艺水在级间冷却，以减少运 行所需的电量。但是，也可以有利地限制氧气冷却以使热氧气进入燃烧 工段814。
根据实施方式，系统800会将高浓度氧气引入燃烧工段814，且可 将燃料库826彼此隔热。燃料可按燃烧工段814的压力加入燃烧工段814。 纤维素二醣，建议的燃料之一，在498 K时可自身分解。因此，将纤维
81素二醣作为固体引入可以以在投入燃烧工段814之前不分解的方式完成。
在投入燃烧工段814时将此类固体保持低于其分解温度的一个方法 是，以工艺水冷却并将糖源与燃烧工段814隔离。若以溶液或浆体等形 式引入燃料，那么流向该室的速度可比固体引入速度更快，且在投入过 程中不易分解。某些构成中，可使单糖以受控方式分解，以便将一氧化 碳和氢气的混合物引入燃烧工段814。
CnH2yO„ Y > nCO + yH2 (14)
单糖，CnH2yOn,在存在高温水或蒸汽时，易被转化成低温合成气体 [J.A. Dumesic， Applied Catalysis B: Environmental 56, 171 - 186, 2005]。合
成气体是一种有用燃料。单糖到合成气体的转化可使固态糖类转化为燃 烧工段814的压力下的气体，以避免需要对CO和H2进行压縮。
与糖类不同，作为燃料，碳或木质素或者更小程度上的半纤维素不 会自身分解。从植物中提取且不含无机物的碳，也可作系统800的燃料。 在利用糖类脱水的工艺中可产生碳。否则，制取燃料的这种工艺就会向 空气中增加co2。
一个实例中，浓硫酸（H2S04)可用来对如糖类进行脱水。蔗糖可经 脱水生成碳和水。糖类生成的这种水能使硫酸发生水合。酸和水之间形 成强氢键使该过程强烈放热。
如采用碳代替糖类，燃料中少量焓会损耗掉，因其会产生以下发热。 无论其生成的气体摩尔量如何，每摩尔固体C生成一摩尔C02，而每摩 尔固态蔗糖会生成约12摩尔C02和水。但是，通过向燃烧工段814注入
水以产生驱动涡轮的气态水，仍可将碳燃烧的热量用于涡轮发电。 C + 02 — C02 + 393.5 kJ或393.5 kJ/C 这与葡萄糖的422.78 kJ/C和蔗糖的429.6 kJ/C形成鲜明对比 一个替代方式中，系统800中的燃料可含以水制成溶液并以液体泵 送进燃烧工段814的碳粉。因为将水加入了燃烧工段814;或者以含乙醇 的浆体形式从而可防止冻结，这显得特别有用。泵送液体是施用燃料的 一个方法。尽管存在担心燃料如果在水溶液中其能否燃烧的问题，就上述发电工艺而言，基本上纯的氧气会被压縮至燃烧工段814，以较高的温
度到达。水入口处的高温会使保持燃料的水溶液蒸发，然后使燃料燃烧。 也可配制单糖溶液，将燃料以液体形式注入。可容易地将蔗糖、葡 萄糖和木糖加入溶液。葡萄糖很容易溶解在水中，并可作为液体溶液代
替本专利中讨论的所有设计中的固体，泵送到燃烧工段814。若糖类预先 与水混合，其易燃性会降低，但是有几种解决这种局限性的方案。首先， 进入燃烧工段814的氧气会因压縮而变热，其次，可采用诸如加压甲烷 等启动燃料，使燃烧工段814开始升至高温，这样如果水进入燃烧工段 814，就可以立即使水蒸发。
系统800的热-电过程有两种热量输入：（1)燃料的燃烧，和（2)
C02与超氧化物，或C02与超氧化物和过氧化物的混合物，或C02与超
氧化物和其它不产生氧气的吸收剂的混合物反应产生的热量。这种双热 源可提高含碳燃料的发电效率。
薄膜840可从提供给二氧化碳捕获反应器822的C02中分离出水。 有几种透水性的薄膜可选。胺类薄膜可用于低温C02。而且，很多亲水 薄膜，如醋酸纤维素，也可分离出水。
葡萄糖能使水的冰点温度降低约5摄氏度，但当温度接近冰点时， 糖水混合物粘度会升高。甲醇本身或与糖类混合均不会冻结。此处，系 统800也可采用直接注入固态糖类而不是水溶液，避免冻结问题。这种 固态燃料可气动注入。这里，气动方式的优点是，可以更快速地添加固 体，使之在注入过程中没有时间分解；氧气可作气动气体。
另一实施方式中，燃料可保持为植物中提取的乙醇和糖类的液体溶 液。例如，所用乙醇量可为使燃料溶液保持在冬季温度条件下流动所需 的最小乙醇量。
乙醇的每单位碳原子燃烧热量约为616.9 kJ/mo1，而葡萄糖的每摩尔 燃烧热量约为每单位碳原子422.8 kJ，因此，乙醇会通过每单位碳原子增 加更多焓而有助于该过程的发电。与葡萄糖水混合物不同，葡萄糖乙醇 混合物与高浓度热氧气接触时会燃烧。不过，乙醇需要的氧气比其生成 的C02多，所以二氧化碳捕获反应器822中的产生氧气的封存材料对于每摩尔C02可产生多于一摩尔的0"封存成碳酸盐而不是碳酸氢盐，每 摩尔C02产生的氧气为1.5摩尔。
尽管少量乙醇可帮助燃料防冻，但糖类对于特定实施方式的过程仍 是极好的燃料，因为每种糖在燃烧中燃烧每摩尔燃料中的碳会消耗约1
摩尔氧气，而对于每摩尔碳，乙醇需要i.5摩尔外来氧气，汽油需要1.56
摩尔氧气。混合有甲醇的单糖也可用作燃料混合物，因为甲醇有助于单 糖流动，且不会在通常的地面温度时冻结。原位产生氧气成了可行的选
择，因为和糖类一样，此类燃料会向燃烧工段8M引入更多氧气。可用
来产生氧气并产生热量的反应见以下化学式所示。
C02 + 2 K02 ~> K2C03 + 1.5 02 02/M = 1.5/2 02/C02 - 1.5
C02 + Na202 ~> Na2C03 + 1 02 02/M= l/202/C02=i
式（15) C02 + Na202.68 Na2C03 + 1.68 02 02/M = 1.68/2
02/C02=l,68
式（16) Na2026g^Na20+1.68 02 02/M =l,68/202/C02= oo &
吸热反应
2K02 + 20H~ + 2e- + 2KOH + 202 02/M= 2/202/C02= oo C02 + 2 Na02今Na2C03 + 02 02/M =1.5/2 02/C02 - i .5 C02 + 0.5 H20 + Na02 + HNaC03 + 02 02/M -1/1 02/C02 = 1 M-K或Na(或Rb、 Cs、 Li)
对于原位产生氧气和封存，若采用以上反应来产生氧气，与系统800 中生成的氧气相比，希望不会产生过多C02。纤维素二醣、葡萄糖、半 纤维素、碳水化合物或碳的燃烧满足这一要求，这些燃料需要较少的氧 气，而异辛烷和甲烷的燃烧则不然。
式n和is的反应消耗的氧气，多于通过上述式的反应将co2转化
成氧气所产生的氧气量。在燃料:空气的有限范围内，式7的反应可与汽 油并用。
C^o" + i2 o2 — 12 co2 + n h2o o2/co2 = 1
C6H1206 + 6 02 — 6 C02 + 6 H20 02/C02 = 1
c + o2—C。2 02/C02=i式（17) C8H18+ 12.5 02 — 8 C02 + 9 H20 02/C02= 1.56 式（18): CH4 + 2 02 — C02 + 2 H20 02/C02 = 2
糖类，如木糖、葡萄糖和纤维素二醣是原位产生氧气的闭路式发电
工艺的极好的燃料，因其与超氧化物、过氧化物和半过氧化物（Na202.68)
混合时，对氧气的需求和氧气产生潜力是l:l。
从系统800捕获的C02可通过船运、铁路运输和/或其它方式运至永
久封存地点。可填埋碳酸盐或将其加热，以释放C02并将C02置于某地
质构造中。适当的地质构造包括在存在co2时会反应的地下盐水或地下 盐类。若在二氧化碳捕获反应器822中使用两摩尔K02和一摩尔K202
混合物，以碳酸盐的形式捕获C02，那么随后还可将碳酸盐转化回C02。
使碳酸钾/氢氧化钾恢复到K02 + V2 K202可使用空气，但容易伴随 形成NOx (高温空气氧化的问题）。
以681 kJ/C的单糖开始并需要257 kJ/C的热量来将碳酸盐再生为 K02 + V2 K202的效率为55%的系统过程，可实现净功率为正并除去C02 的过程。燃气轮机816入口温度越高，发电过程的总效率就越高，只要 有足够的压力适应利用该温度所需要的涡轮膨胀即可。
伴随有两摩尔K02和一摩尔K202的再生以及C02的封存的系统800 的全过程，可使净功率为正，并从大气中去除C02。从大气中去除C02
能降低大气中C02的浓度。大气中C02浓度的降低能扭转全球变暖的趋势。
尽管已列举并说明了目前视为示例特征的内容，但本领域技术人员 会明白，可作出各种其它修改，可进行等效替换，而并不偏离所要求保 护的主题。此外，可作出多种修改来使具体状况适应于所要求保护的主 题的教导，但不偏离本文所述的核心构思。因此，旨在说明所要求保护 的主题不限于所揭示的特定实施方式，所要求保护的主题还包括落入所 附权利要求及其等同方式的范围内的所有方面。
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