二氧化碳深海原位水合物合成固定装置的制作方法

本申请涉及深海装备，尤其涉及一种二氧化碳深海原位水合物合成固定装置。

背景技术：

1、深海二氧化碳水合物合成技术，是一种前沿的负碳封存技术，这种技术的核心是将工业捕集的二氧化碳注入深海特定的低温高压环境，使二氧化碳与海水结合形成固态的笼状化合物，从而实现温室气体的长期、稳定封存。在全球应对气候变化、追求碳中和的背景下，该技术为沿海高二氧化碳排放区域提供了极具潜力的解决方案。该技术具备多种显著的优势：首先，所形成的固态水合物在深海低温高压环境下化学性质极为稳定，可实现长达千年尺度的安全封存；其次，封存地点远离人类密集活动区，并且受到上覆海水及海底地质层的多重阻隔，安全性高；最后，其理论适用性广，全球大部分水深超过数百米的海域都具备其自然形成的温压条件，为规模化应用提供了广阔的空间。

2、然而，尽管这种技术的应用前景十分广阔，但目前整体仍处于室内机理研究和技术探索的早期阶段，要实现从实验室研究到深海实地工程应用的跨越，面临的核心技术难题在于：在深海这种高压、黑暗、人工操作极端困难且危险性高的特殊环境中，缺乏能够安全、可靠、精准地自动触发并控制二氧化碳水合物合成反应的工程化装备与方法。现有技术难以在深海原位实现反应介质的精确置换、反应物的可控注入与高效混合，导致无法安全、精确地启动和完成水合物的合成反应，严重阻碍了该技术从理论走向工程验证与规模化应用。

技术实现思路

1、本申请提供一种二氧化碳深海原位水合物合成固定装置，用以解决现有技术中在深海难以安全、精确地启动和完成水合物的合成反应的问题。

2、本申请提供一种二氧化碳深海原位水合物合成固定装置，所述装置包括反应舱、控制舱、二氧化碳储存舱、催化溶液储存舱、驱动组件、连通阀门；

3、所述反应舱设有反应腔，所述二氧化碳储存舱和所述催化溶液储存舱与所述反应腔连通，所述驱动组件与所述二氧化碳储存舱和所述催化溶液储存舱连接；

4、所述连通阀门设于所述反应舱上，所述连通阀门处于打开状态时，所述连通阀门连通所述反应腔和外界海水；

5、所述控制舱与所述驱动组件和所述连通阀门通信连接；

6、所述二氧化碳储存舱用于储存二氧化碳，所述催化溶液储存舱用于储存催化溶液，所述控制舱用于：

7、控制所述连通阀门处于打开状态，以使海水进入所述反应腔后，控制所述驱动组件驱动所述二氧化碳和所述催化溶液进入所述反应腔。

8、可选的，所述驱动组件包括水泵；

9、所述二氧化碳储存舱包括用于存储所述二氧化碳的二氧化碳储存腔、可移动地设于所述二氧化碳储存腔内的二氧化碳推动活塞；

10、所述催化溶液储存舱包括用于存储所述催化溶液的催化溶液储存腔、可移动地设于所述催化溶液储存腔内的催化溶液推动活塞；

11、所述二氧化碳储存腔和所述催化溶液储存腔与所述反应腔连通；

12、所述水泵的进水口与外界海水连通，所述水泵的出水口分别连通至所述二氧化碳储存腔和所述催化溶液储存腔内，并且所述出水口分别连通至所述二氧化碳推动活塞和所述催化溶液推动活塞的背向所述反应腔的一侧；

13、所述二氧化碳和所述催化溶液分别储存于所述二氧化碳推动活塞和所述催化溶液推动活塞的朝向所述反应腔的一侧；

14、所述控制舱与所述水泵通信连接，所述控制舱用于控制所述水泵执行驱动动作，所述驱动动作包括：

15、通过所述进水口抽取外界海水，并将外界海水通过所述出水口注入所述二氧化碳储存腔和所述催化溶液储存腔内，并作用于所述二氧化碳推动活塞和所述催化溶液推动活塞的背向所述反应腔的一侧，以使所述二氧化碳推动活塞和所述催化溶液推动活塞分别推动所述二氧化碳和所述催化溶液进入所述反应腔。

16、可选的，所述二氧化碳储存腔通过第一单向阀与所述反应腔连通，所述催化溶液储存腔通过第二单向阀与所述反应腔连通；

17、所述第一单向阀和所述第二单向阀被配置为，控制流体单向流入所述反应腔。

18、可选的，所述装置还包括设于所述反应舱的压强传感器，所述压强传感器用于检测所述反应腔内部流体的压强值；

19、所述压强传感器与所述控制舱通信连接，所述控制舱用于：自所述压强传感器获取所述压强值后，根据所述压强值控制所述水泵的转速以及所述连通阀门的开度。

20、可选的，所述控制舱具体用于：

21、比较所述压强值与第一预设值的大小；

22、在所述压强值小于所述第一预设值的情况下，控制所述水泵提高转速；

23、在所述压强值大于所述第一预设值的情况下，控制所述连通阀门增大开度。

24、可选的，所述装置还包括设于所述反应腔内的点阵式传感器，所述点阵式传感器包括：传感器装配体、与所述传感器装配体连接的点阵式探针；所述点阵式探针设置有多个，并在所述反应腔的三维空间内呈分布式排列；

25、所述点阵式传感器用于，通过所述点阵式探针检测所述反应腔内不同位置点的至少一种环境参数，所述环境参数包括环境温度值、环境ph值；

26、所述控制舱与所述点阵式传感器通信连接，所述控制舱用于：自所述点阵式传感器获取并记录所述环境参数。

27、可选的，所述装置还包括设于所述反应舱外壁的半导体制冷片；所述控制舱与所述半导体制冷片通信连接；

28、所述控制舱用于：自所述点阵式传感器获取所述环境温度值后，控制所述半导体制冷片的制冷能力以调节所述反应腔内的温度。

29、可选的，所述控制舱具体用于：

30、比较所述环境温度值与第二预设值的大小；

31、在所述环境温度值大于所述第二预设值的情况下，控制所述半导体制冷片增强制冷能力以降低所述反应腔内的温度；

32、在所述环境温度值小于所述第二预设值的情况下，控制所述半导体制冷片降低制冷能力以提高所述反应腔内的温度。

33、可选的，所述装置还包括设于所述反应舱的摄像模块，所述摄像模块用于获取所述反应腔内部的图像信息；

34、所述控制舱与所述摄像模块通信连接，所述控制舱用于自所述摄像模块获取并记录所述图像信息。

35、可选的，所述反应舱外壁设有覆盖所述反应舱的保温层。

36、本申请提供的二氧化碳深海原位水合物合成固定装置，具有以下技术效果：

37、该装置的控制舱控制连通阀门打开，使深海海水在环境压力下自动进入反应腔，这一设计直接利用深海海水作为反应介质和压力源，不仅能够获取合成原料，还直接在反应腔中建立了合成水合物所必需的高压环境，从而安全且高效地完成了反应前的环境准备。

38、随后，控制舱控制驱动组件启动，将预先储存在二氧化碳储存舱和催化溶液储存舱内的反应物推入已充满海水的反应腔进行水合物的合成反应，这个过程完全在该装置内自动完成，无需人工在深海介入。

1.一种二氧化碳深海原位水合物合成固定装置，其特征在于，所述装置包括反应舱（100）、控制舱（200）、二氧化碳储存舱（300）、催化溶液储存舱（400）、驱动组件（500）、连通阀门（600）；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动组件（500）包括水泵；

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述二氧化碳储存腔（320）通过第一单向阀（310）与所述反应腔（110）连通，所述催化溶液储存腔（420）通过第二单向阀（410）与所述反应腔（110）连通；

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设于所述反应舱（100）的压强传感器（700），所述压强传感器（700）用于检测所述反应腔（110）内部流体的压强值；

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制舱（200）具体用于：

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设于所述反应腔（110）内的点阵式传感器（800），所述点阵式传感器（800）包括：传感器装配体（810）、与所述传感器装配体（810）连接的点阵式探针（820）；所述点阵式探针（820）设置有多个，并在所述反应腔（110）的三维空间内呈分布式排列；

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设于所述反应舱（100）外壁的半导体制冷片（900）；所述控制舱（200）与所述半导体制冷片（900）通信连接；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制舱（200）具体用于：

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设于所述反应舱（100）的摄像模块（1000），所述摄像模块（1000）用于获取所述反应腔（110）内部的图像信息；

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的装置，其特征在于，所述反应舱（100）外壁设有覆盖所述反应舱（100）的保温层（1100）。