专利示意图

一、技术领域

固态二氧化碳制备领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202310185038.X

发明人：殷振元、曾思雨、任俊杰

2.专利说明书摘要

本发明公开了自动化生产固态二氧化碳的方法与装置，装置包括主体舱，该主体舱被活动挡板上下分隔形成位于上方的相变舱和位于下方的成型舱；当活动挡板处于关闭状态时，相变舱与成型舱被隔开为两个独立空间；当活动挡板打开时，相变舱与成型舱连通；当活动挡板处于关闭状态时，常温常压下注入相变舱的液态CO2部分汽化而降低相变舱温度，剩余部分凝固成CO2固体颗粒；当CO2固体颗粒在活动挡板上堆积超过预设压力时相变舱停止进液，活动挡板打开以将堆积于其上的CO2固体颗粒倾倒至成型舱内；完成倾倒后活动挡板复位至关闭状态，相变舱恢复进液，同时成型舱将CO2固体颗粒挤压形成CO2固体块。

3.创新点

（1）本发明将相变舱和成型舱上下设置，固态二氧化碳生成后就可以利用重力作用，完成快速转移，同时节省能耗；

（2）固态二氧化碳生成后就迅速进入成型舱被挤压为密度较高的块状固体，便于存储和转移，同时能减少固体二氧化碳升华的损失，延长保存时间；

（3）相变舱和成型舱分离，两个部分分别独立同步工作，能极大提高生产效率；

（4）档板、挤压板、传送带、电磁阀的工作与否全部由压力传感器控制，各板块由控制系统协调配合，能最大程度降低能耗；

（5）使用电动伸缩杆进行挤压成型，更好控制挤压速度和块状固体二氧化碳的密度；

（6）本设备集生成、挤压成型、脱模功能于一体，设备体积可以尽量减小而不影响完整的生产流程；

（7）设备全程无需人工操作，减少人工成本的同时，能降低生产过程中可能的冻伤风险；

（8）在相变舱外加装循环液管，能将生产过程中多余的冷量导出，加以存储和利用，进一步提高经济效益；

（9）在进液管上同时加装电磁阀和节流阀，能够实现人工调剂进液速率和生产自动化。

4.痛点问题

（1）固态二氧化碳制备过程中，制（干）冰、压（干）冰和脱模步骤通常在不同的设备上进行，且每个工序都需要处理时间，前一个工序完成后才能进入下一个工序，制冰效率低；

（2）批量化生产过程中，需要成批的设备进行制备，导致设备成本高、生产效率低，耗费大量的人力、物力成本；

（3）现有方式生产过程中需人工操作，过程中可能的冻伤风险；

（4）另外制作固态二氧化碳的过程中，会吸收大量的热量，且是持续进行的，除部分冷量用于液态二氧化碳凝固外，剩余部分冷量会大量聚集，但现有设备并未对过量冷量进行收集和利用。

5.技术优势

（1）本发明将相变舱和成型舱上下设置，利用重力，减少能耗；

（2）相变和挤压成型相互独立，同时工作，极大提高效率；

（3）设备单片机控制电路元件进行控制生产进程，无需人工参与，减少人力成本且更加安全可靠；

（4）电动伸缩杆运用于挤压成型，能更好控制挤压速度和块状固体二氧化碳的密度；

（5）设备上方设有排气口，没有完全密闭空间，能避免固态二氧化碳快速升华产生大量气态二氧化碳导致物理爆炸；

（6）在进液管上同时加装电磁阀和节流阀，控制进气速率和生产；

（7）在相变舱外加装循环液管，收集过剩冷量，进一步提高经济价值。

三、产业化信息

1.应用场景

（1）模具行业干冰清洗：无需降温和拆卸模具，避免了法对模具的腐蚀和损害、机械清洗法对模具的及划伤，以及反复装卸导致下降等缺点。关键的是，可以免除拆卸模具及等待模具降温这两项最耗时间的步骤，这样均可以减少80%-95%。

（2）制药行业：干冰清洗排除有害的使用，避免接触有害化学物和产生第二次垃圾；拟制或除掉、利斯特菌等细菌，更彻底的消毒、洁净；排除清洗对的损伤；最小程度的设备分解；降低停工时间。

（3）食品行业：海产品冷冻冷藏。干冰不会化水，较水冰冷藏更清洁、干净。

（4）冷藏运输领域：低温冷冻医疗用途以及血浆、疫苗等的；电子低温材料，精密元器件的长。

2.商业价值

本发明对于固态二氧化碳生产有以下市场价值：

（1）本发明可以大批量快速生成固态二氧化碳，能够提高生产效率30%以上，能够节约60%的人力成本；

（2）本发明在生产固态二氧化碳收集和存储过剩冷量，实现额外的经济价值。

3.发展规划

（1）该技术未来可应用与干冰需求量大的应用行业中，如模具行业、食品制药行业、冷藏运输领域，提高企业的生产效率和降低成本；

（2）该技术通过迅速、安全的生成固态二氧化碳，可以用于二氧化碳捕集运输、二氧化碳固态封存、二氧化碳海底封存等领域。

4.合作方式

面议

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