CN1946467A

CN1946467A - 将来自化石燃料的温室气体转化为无毒的基本元素的方法

Info

Publication number: CN1946467A
Application number: CN200580005563.9A
Authority: CN
Inventors: 罗伯特·R·霍尔库姆; 安德鲁·R·霍尔库姆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2007-04-11
Also published as: WO2005072466A2; EA200601387A1; AU2005208993A1; WO2005072466A3; NO20063803L; MXPA06008537A; US20050180907A1; BRPI0507235A; EP1740290A2; JP2007521948A

Abstract

方法包括首先收集从燃烧化石燃料的燃烧炉中排放的诸如CO₂，SO₂，NOx，CO的温室气体；将该气体送入隔绝单元，气体在其中被清洗和净化；将净化后的气体送入压缩机以减小气体的体积；将气体引入等离子体电弧中将气体离子化成为带电组分；提供自由电子源；在浓密自由电子区域俘获自由电子；将带电组分从等离子体电弧引入浓密自由电子区域，使这些离子成为碳、氧气、氮、碳氢化合物和其它元素组分的元素碎片；收集碳和其它元素的元素碎片；将氧气输入燃烧炉以提供氧燃烧另外的化石燃料。

Description

将来自化石燃料的温室气体转化为无毒的基本元素的方法

发明人

HOLCOMB，Robert，Ray(罗伯特·雷·霍尔库姆)，美国公民，生于1941年Scarritt Place，纳什维尔，TN，37212 US；以及

HOLCOMB，Andrew，R.(安德鲁·R·霍尔库姆)，美国公民，生于1941年Scarritt Place，纳什维尔，TN，37212 US。

相关申请的相互参照

本申请要求2004年1月28日提交的序列号为60/539,635的题为“将来自化石燃料的温室气体转化为无毒的基本元素的方法”的临时专利申请的优先权，本文将其全文引入作为参考。

关于联邦赞助的研究或开发的声明

无

参考“缩微胶片附录”

无

发明背景

1.发明领域

本发明涉及温室气体的处理。更特别地，本发明涉及将来自燃烧的化石燃料的诸如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、一氧化二氮和其它的温室气体转化为其元素碳、硫、氮和氧基本组分，从而消除有害温室气体向大气的所有排放。

2.发明的一般背景

煤是世界上最丰富的燃料资源。煤占世界可获得的化石燃料的90％。煤通常发现为由变成化石的植物物质形成的褐色至黑色石墨样材料。煤通常包含与有机和无机化合物混合的无定形碳。煤的质量和类型从高质量的无烟煤(即高碳含量，挥发性杂质少并且燃烧时火焰干净)，到烟煤(即挥发性杂质含量高并且燃烧时火焰烟雾弥漫)，到灰褐煤(即挥发性杂质含量较低但是灰烬和水分较高)，再到褐煤(即比烟煤软并且包含不能全部转化为煤的植物质以及燃烧时有冒烟的火焰)有很大变化。全世界的燃煤发电厂都燃烧煤来产生电形式的能量。在过去几年，人们已经认识到煤中的某些杂质对煤燃烧产生的排放类型有重要影响。尤为棘手的杂质是硫。煤中存在的硫能从痕量至几个重量百分数(例如0-7重量百分数)。煤中的硫有不同的形式，例如：有机硫、发热硫或硫酸盐硫。当含硫煤燃烧时，燃烧气体中的二氧化硫(SO₂)通常被排入大气。酸雨的形成与大气中SO₂的存在有关，部分酸雨是由来自SO₂和水形成的硫酸或亚硫酸产生的。酸雨能够以多种方式损害环境。在美国，美国环保署(EPA)制定了燃煤标准来限制从燃煤发电厂排放的SO₂。

虽然在美国有许多地方都在生产煤，但是容易开采(并且因此便宜)的煤经常含硫量较高，其导致燃烧气体中的SO₂含量高于EPA允许的水平。因此，燃煤工厂通常必须从距离工厂远的矿山购买更高质量的煤并且支付更加昂贵的运输和其它费用。随着时间的流逝，已经开发出降低燃烧高硫煤的燃烧气体中SO₂总量的技术的主体部分。该技术包括预燃、燃烧、以及燃烧后的煤处理。然而，该处里通常不能达到实现降低SO₂排放效率和经济可行性的令人满意的组合。

当煤在空气存在下，在现代锅炉的燃烧温度燃烧时，空气中的氮气通过共价键与氧气形成氮氧化物(NO和NO₂)或者NOx。氮氧化物是酸雨的主要组分。从燃煤锅炉中排放的总NOx约为680万吨/年(6,909百万千克/年)，相当于0.75Ib/百万BTU(416,625千卡/千克)的排放率。人们已经开发出NOx减少技术，但结果令人失望。1)低NOx燃烧装置。2)选择性催化和非催化还原技术(SCR)。3)基于人工智能的控制系统。

大部分煤沉积物中含有不同含量的汞。当煤燃烧时，该汞的大部分被排入烟道气中。在雨水中该汞又被带回至地面。地表水的污染使得在鱼中形成汞的积累，致使这些鱼不适于人类食用。现在没有好的技术可以控制这些汞的排放。

每年，世界上每燃烧一吨煤，就会产生一吨CO₂(二氧化碳)并排入大气。据估计，每年烧煤就有四十亿吨(4.0642×10⁹千克)的CO₂排入大气。现在没有有效的技术避免这种重要的温室气体的排放。

针对以上背景，亟需开发本发明的方法。

发明概述

本发明解决了直接处理温室气体并将其转化为无毒成分的问题。所提供的方法包括如下步骤：首先收集从燃烧化石燃料的燃烧炉排放的诸如CO₂，SO₂，NOx，CO的温室气体；将该气体送入隔绝单元，该气体在其中被清洗和净化；将净化后的气体送入压缩机以减小气体的体积；将该气体引入等离子体电弧中，以将该气体离子化成为带电的组分；提供自由电子源；在浓密自由电子区域俘获自由电子；将所述带电的组分从等离子体电弧引入所述浓密自由电子区域，使这些离子成为碳、氧气、氮、碳氢化合物和其它元素组分的元素碎片；收集碳和其它元素的元素碎片；将氧气输入所述燃烧炉以提供氧来燃烧更多的化石燃料。

本发明的主要目的是提供将化石燃料燃烧释放的有毒温室气体转化为无害的元素组分的方法；

本发明的另一目的是提供在无排放的闭环系统中将温室气体转化为元素碎片的方法。

本发明的另一目的是提供使温室气体转化为无毒组分的方法；

本发明的另一目的是提供避免燃烧化石燃料产生的诸如CO₂，CO，SO₂的温室气体排放到大气中的方法；

本发明的另一目的是提供包括隔绝单元的方法，其中温室气体在该隔绝单元中清洗和净化，以进一步处理成为元素碎片。

使用本发明的方法和系统，温室气体的至少10％被转化为无害组分。优选地，温室气体的至少20％被转化为无害组分。更优选地，温室气体的至少50％被转化为无害组分。特别优选地，温室气体的至少90+％被转化为无害组分。最优选地，全部或者基本全部温室气体被转化为无害组分。

虽然最优选地，全部或者基本全部温室气体被转化为无害组分，但是即使只有例如50％，60％，70％，80％或者90％的气体被转化，本发明还是有用的和符合需要的。

附图的简要说明

为了进一步理解本发明的性质、目的和优点，参考以下详细说明，并结合以下附图阅读，其中相同的附图标记表示相同的元件，且其中：

图1显示了本发明将温室气体转化为元素组分的方法所包括的组件。

图2是隔绝CO₂来生产碳酸钙和IPE的闭环隔绝单元的图示。

图3是离子化温室气体转化为稳定元素组分的局部视图。

图4是收集自由电子和将带电离子转化为元素碎片的塔的孤立视图(isolated view)。

图5是经IPE处理过的煤的CO₂浓度对比。

图6是未经处理的煤的CO₂浓度对比。

图7是经IPE处理过的煤的O₂浓度对比。

图8是未经处理的煤的O₂浓度对比。

图9表示能量的碳循环。

发明的详细说明

Holcomb科学零排放原型发电厂(Holcomb Scientific ZeroEmissions Prototype Power Plant)代表现今可以得到的未来的清洁能源。它利用现有的基础设施燃烧诸如煤、油和天然气的化石燃料，而不向大气中排放。利用该技术将不会出现高于地球自然平衡所需的异常的温室气体水平。

燃烧过程在燃烧炉中开始，在炉中产生热或热能，然后被转化为可用的动力。燃烧炉也是危险的排放问题的起始点。气体形式的这些危险排放构成了我们今天所知道的诸如烟雾、温室气体和酸雨气体等现在折磨世界的有害副产品。

来自燃烧炉的气体随着管道系统通过循环风机进入隔绝室。在隔绝室中燃烧过程的气体副产品和有毒物质被部分除去，诸如汞则被完全除去。

剩余的净化气体被压缩，并被注射通过等离子体电弧，在其中氧、碳、氮和硫键断裂。这些危险气体中的键断裂释放出氧和离子化形式的所述气体的基本元素。电子加速器通过在磁室中用过量电子对所述离子化的气体进行轰击使其稳定。

在元素捕集器中分离所述基本元素，然后氧气进入燃烧室，在燃烧室内氧气再次用于燃烧另外的化石燃料。

在该真正的闭环系统中，循环持续进行而没有任何排放，与此同时不断地产生能量。

这是温室气体问题的解决方法。它还消除了目前化石燃料燃烧产生的有毒气体。操作单元可以缩小到单独用于家庭或小型企业应用的燃烧炉尺寸，或者放大到适于工业和动力电网应用。Holcomb科学零排放原型发电厂代表现今可以得到的未来的清洁动力。

如图9能量的碳循环所示，以下是本发明方法的理论与操作的概述。可以看到，在氧气存在时，碳氢化合物燃烧形成二氧化碳、高频电子形式的热能和水。二氧化碳在等离子体电弧中离子化形成没有外层轨道电子的碳和离子化的氧。通过在该离子化过程的区域中提供过量的电子会竞争性地抑制再氧化。收集诸如碳黑的碳碎片，且所得O₂可返回反应室。

在无机聚合物驻极体(electret)流体(″IPE″)[催化表面]和水的溶液中溶解碳碎片。然后将该碳碎片溶液在氮气存在下(不含氧气)通过等离子体电弧进入电子加速器。加速器提供没有自由电子的环境。因此，碳形成诸如长链油的可燃的碳氢化合物，成为可在太阳能电池和/或“Holcomb动力电池”中转化的动力源。碳-碳，碳-氢以及碳-氧共价键充当长期稳定储存电能的蓄电池。

现在转向发明的细节，在本发明的优选实施方案中，提供将包括CO₂，SO₂，NOx，CO和碳氢化合物的温室气体在闭环系统中转化为其基本元素的实时在线方法。在此引入由相同发明人发明的题为“无排放的高效燃煤火力发电厂”的待审的临时申请作为参考，其中公开了本发明的某些方面。然而，此处公开的本发明方法提供任何化石燃料的对环境零排放的有效燃烧。在本方法中，将CO₂和其它温室气体转化为氧、氮和包括碳黑、石墨的碳碎片，可燃气体，虽然并非所有组分都已被鉴别出来。本方法还能产生属于轻质原油类的轻质到中质油，其出现在压力罐和管线中。

转到附图，首先参考图1，其显示了将要描述的完整的方法10的概况。首先提供燃烧炉12，其中燃烧诸如但不限于生物物质，煤，丁烷气和石油的化石燃料。这样的燃烧炉在全世界的各种工业中很常见。据估计，在这样的燃烧炉中每年燃烧四百万吨煤，向大气排放大约相同量的CO₂。还参考图1，提供包括一个或更多风机16，或者同等装置的管道14，其抽取煤燃烧所排放的温室气体(由箭头15表示)。这类气体包括CO₂，SO₂，CO，由NOx表示的氮产物，和由Chx表示的碳氢化合物，以及包括汞的其它可能的物质。接下来，气体进入隔绝单元18，其更加详细的描述参考图2，其中气体15在由IPE发生器26产生的无机聚合物驻极体流体(IPE)19浴中清洗和净化。净化的温室气体随后进入压缩机27，其减小气体体积，并将气体送入转化塔50。转化塔50将在图3和4中更详细地描述。在进入转化塔50前，气体经过等离子体电弧30，其是本技术领域公知的，并且将主要是CO₂的温室气体转化为带电的C++和O--离子和其它带电离子。在塔50中，带电离子进入在塔50中创造的浓密电子域，借此所述带电离子还原为元素C原子，氧气和诸如汞和银的其它元素。氧气回到燃烧炉12再利用，同时收集元素碳等。因此，该方法中没有碳氢化合物排放，尤其是CO₂气体。从图1中可以看到，在该方法进行过程中，贯穿整个系统，包括一系列采样端口29以对成分进行采样。

图2显示了前面提及的隔绝单元18的孤立视图。风机16将排放的温室气体15从燃烧炉12经过管线14输送至气体隔绝单元18，其中气体进入隔绝室20的底部17，在隔绝室20中，气体15从底部17向上运动，而无机聚合物驻极体(IPE)流体(箭头19)从IPE发生器26泵入隔绝室20的顶部21。在室20中，气体15从隔绝室20的底部向上运动，并经由导管23排出(参见图1)，而IPE流体19从上淋下进入隔绝室20，提供与气体15的向上流动相反的IPE流体19的反相流动。在该方法中，隔绝单元18非常有效地净化和清洗气体，且只需很短的时间。新的隔绝单元18包括IPE盘管22，其用于IPE发生器26产生的无机聚合物驻极体(IPE)，藉此CO₂和来自碳酸钙的钙形成胶体，该胶体隔绝了(sequester)催化剂。反应是瞬间的。当IPE流体19被碳酸盐饱和时，该溶液用于处理煤气。所使用的IPE流体收集在单元18底部的储液池31中，并通过回流管线24再循环到IPE发生器26。

回到图1，当气体通过隔绝单元18循环时，净化的气体15的一部分在风机16或其它装置的帮助下流经第二导管25进入烟道气压缩机27。剩余温室气体通过管线28循环至隔绝单元18进行再处理。由于在隔绝单元18进行的处理，只有CO，CO₂，NOx等排出进入压缩机27。作为题外话，气体15在压缩机27中压缩减小气体体积后，产物之一是可以就地收集的轻质粗碳氢化合物油。

接下来，如图3所示，将从压缩机27出来的剩余气体15引入等离子体电弧30，该等离子体电弧为本技术领域公知的，其使化合物转化为带电粒子，并由等离子体电弧发生器33提供动力(参见图1)。当气体被引入等离子体电弧30时，电弧30增加了气体的速率，并且随着气体在等离子体电弧30的带电电极36，38之间运动，气体CO₂，CO，SO₂等被转化和离子化为C++，O--，S++离子32。在通常条件下，当带电离子从等离子体电弧30中释放时，离子立即重新结合形成进入电弧30时的气体分子。然而，为了避免这种现象，可以参考该方法中的下一步骤。

从电弧30出来的离子32然后送往接近钛网65的浓密电子区域64，借此带正电的离子32会立即流入自由电子区域64并在钛网65处与来自浓密电子区域的自由电子结合，而不是与氧结合形成所述气体分子，从而将带电的碳离子转化为诸如碳黑或者石墨的元素碳碎片75。带负电的氧离子32被转化为氧气分子73，其通过管线72从塔50返回燃烧炉12以燃烧更多的燃料。在所描述的方法中，可能有转化的碳氢化合物，但最终结果是没有CO₂或者其它温室气体分子排放到大气中。

为了完成参考图3所描述的转化，还可以参看图4中的转化塔50。塔50包含一系列电磁体52，每一电磁体52围绕空心铸铁核心54或者其它合适的金属核心。塔50接收流入塔内的自由电子58，其可由本领域公知的电子加速器56发出。通过使用钨棒的催化转化器，电子加速器56为高频电子源，其捕捉自由电子58，并迫使电子以二百万瓦的高频自由电子形式以高达100,000Hz至20,000,000Hz的高密度通过管线57进入塔50内。所述多个磁体52以约每秒40次的速率依次激发的，其迫使自由电子58按箭头63的方向沿塔50的中空核心下降。当电子58到达最后的两个磁体61和62时，磁体线圈66平行缠绕，但是极性相反。

因此，当电子58进入该区域时，电子被带电电磁体61和62排斥，但在钛网65上被收集和俘获，并被局限在相反极性的区域64内，造成电子的浓密累积。其结果是，在室50中，在接近等离子体电弧30的出口喷嘴69的钛网65上，形成浓密电子阱64，其估计有约二百万瓦的自由电子，且带电离子在其中还原为原子。在那种情况下，并非带正电离子32与来自带负电的氧离子32的自由电子结合使离子返回到有害的温室气体，而是碳离子与来自浓密电子域64的电子结合，并转化为诸如碳黑或石墨的元素碳碎片75。带负电的氧离子形成氧气分子73。其它带电的硫或汞离子也形成元素碎片并沉积在室内。氧气和一些氮气经由管线72回到燃烧炉12，以进一步燃烧化石燃料。由于有大量的被转化的碳碎片，碳进入碳收集器70，在其中被回收。诸如碳氢化合物碎片的其它碳碎片导致油或其它组分的形成。

图5表示经IPE处理的东田纳西煤的CO₂浓度对比的测试结果。结果无需解释已经非常清楚了，它显示经过60多分钟，进入CO₂转化器前，CO₂浓度高于10％，而经过转化后，CO₂浓度降到10％以下。

图6的未经处理的东田纳西煤的CO₂浓度对比中，进入CO₂转化器前，CO₂浓度约为10％，而经过该转化器后，CO₂浓度稍高于或等于0％。

图7表示经IPE处理的东田纳西煤的O₂浓度对比的测试结果。结果无需说明已经很清楚了，它显示经过60多分钟，进入CO₂转化器前，O₂浓度接近0％，而经过转化后，O₂浓度增长至20％以上。

图8所示的未经处理的东田纳西煤的O₂浓度对比中，进入CO₂转化器前，起初O₂浓度水平约为5％，40多分钟后降到几乎0％，在测试终了时，浓度上升至约10+％，而经过转化器后，O₂浓度稍低于20％，并且整个测试期间上升至约30+％，在测试终了时，降至约20％。

CO₂测试发现

对本方法的CO₂所进行的测试中，已确定观察到下列结果：

1-燃烧炉

燃烧化石燃料+O₂产生CO₂

2-隔绝室

CO₂产生CaCO₃(10％)+CO₂(90％)

3-压缩机

CO₂产生压缩的CO₂

4-CO₂转化器

CO₂产生O₂+C碎片

5-碳水收集器

O₂+C产生排放的O₂

温室气体测试发现

在处理含有除CO₂外的其它组分的温室气体时，观察到下列结果：

1-燃烧炉

在21％O₂中燃烧化石燃料产生热+CO₂(10％)+CO(1％)+SO₂(CaSO₄)

温室气体产生NO(60ppm)+NO₂(100ppm)+CHX(碳氢化合物)(1.2ppm)+O₂(9-10％)

2-隔绝室

CO₂，SO₂，CO，NOX和CHX产生CO₂，CaSO₄，H₂O，CO，NOX，CHX和CaCO₃

3-压缩机

CO₂，CO，NOX和CHX组分保持不变但是体积减小。

4-CO₂转化器

CO₂，CO，NOX，CHX产生(C)n，O₂和N₂

5-碳水收集器

(C)n，O₂和N₂产生O₂和NO₂

等离子体电弧/转化器过程

当CO₂送往等离子体电弧的电极时，产生不稳定的C++离子和不稳定的O--离子。当与塔中的高密度电子域直接接触时，C++被转化为碳黑和石墨形式的(C)n碎片，不稳定的O--离子被转化为O₂分子。

引入以下美国专利申请作为参考仅仅是为了充分公开本申请的目的。本申请不是下列任何所参考的申请的后续、分案或部分后续申请。

2003年10月27日提交的序列号为10/694,326的“在电枢板内通过利用高频高压振荡电流作为高电动势直流电的载体来产生电力的装置和方法”；

2003年8月27日提交的序列号为60/498,050的“无排放高效燃煤发电厂”；

2002年10月23日提交的序列号为60/421,097的“在由夹层钢板组成的并跟接近集电极线圈缠绕的、被空气间隙和铝网线分离以在电枢板内保持高频的夹层钢板定子板的激励电路缠绕的电枢板内，通过利用高频高压振荡电流作为高电动势直流电的载体产生电力的装置和方法”；

2002年1月24日提交的序列号为60/351,655的“通过改变产生依次推动电子穿过本发明的静磁通量场的脉动场的高频高压场并收集与激励线圈共绕的集电极/导体线圈上的电流来产生电力的装置和方法”；

2001年1月23日提交的序列号为60/264,394的“将重力转化为可用的机械和/或电能的装置和方法”；

2001年2月23日提交的序列号为60/217,224的“将结合磁力悬浮的重力转化为可用的机械和/或电能的装置和方法”；

2001年7月4日提交的序列号为60/303,662的“通过去除动力反作用力或阻力并减小线圈中的电阻，将电力产生装置和电动机中的绕组方案和操作转化为增加效率的装置和方法”；

2001年7月16提交的序列号为60/305,635的“通过改变穿过静磁通量场的高频高压场并收集与激励线圈共绕的集电极/导体线圈上的电流来产生电力的装置和方法”；

2000年12月26提交的序列号为09/749,243的“胶态无机聚合物驻极体的描述以及产生方法和应用”；

2001年3月28提交的序列号为60/279,325的“处理高硫煤使其在高温燃烧炉中燃烧时的二氧化硫(SO₂)、氮氧化物和汞的排放大幅降低的装置和方法，”；

2002年3月28提交的序列号为W02/079356的“减少来自煤燃烧的二氧化硫排放”。

零件表

以下是本发明优选实施方案的各种元件的适合的零件和材料的列表。

方法 10

燃烧炉 12

管道 14

风机 16

温室气体(箭头) 15

底部 17

气体隔绝单元 18

IPE流体 19

隔绝室 20

顶部 21

IPE盘管 22

导管 23

管线 24

第二导管 25

IPE发生器 26

气体压缩机 27

管线 28

等离子体电弧 30

IPE储液池 31

离子 32

等离子体电弧发生器 33

电极 36，38

转化塔 50

电磁体 52

铸铁核心 54

电子加速器 56

自由电子 58

电磁体 61，62

箭头 63

浓密电子区域 64

钛网 65

线圈 66

出口喷嘴 69

碳收集器 70

管线 72

氧分子 73

碳碎片 75

上述实施方案仅以示例性地方式给出；本发明范围仅受所附权利要求的限制。

Claims

1.将CO₂或其它温室气体转化为有用的元素组分的方法，包括如下步骤：

a.离子化所述诸如CO₂的温室气体使之成为带电的元素；

b.将所述带电的元素暴露于足够电子密度的外部电子域中以竞争性地抑制碳碎片和其它温室气体碎片的再氧化。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述其它温室气体包括SO₂，NOx和CO以及碳氢化合物。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述诸如CO₂的温室气体的离子化是通过等离子体电弧进行的。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述提供足够电子密度的步骤包括由一系列连续电磁体产生的磁室，以便电弧下的最后电磁体用磁线圈以相反极性平行缠绕，从而限制浓密电子域以阻止碳的再氧化。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述CO₂气体在离子化前被送入含有无机聚合物驻极体的隔绝室内。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述CO₂气体在离子化步骤前经过压缩。

7.如权利要求1所述的方法，其中在所述元素暴露于所述电子域后，收集元素碳或者石墨形式的碳，并且氧形成氧气被再次送入燃烧炉以燃烧化石燃料。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述诸如CO₂的温室气体还原为基本元素是发生在位于所述等离子体电弧附近的钛网上的。

9.在产生作为废气的温室气体的燃烧炉中，将所述温室气体转化为有用的元素组分的方法，包括如下步骤：

a.离子化所述温室气体使之成为带电的元素；

b.将所述带电的元素暴露于足够电子密度的外部电子域，以竞争性地抑制碳碎片和其它温室气体碎片的再氧化，这产生了元素碳、氧气和其它元素碎片。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述温室气体选自CO₂，CO，SOx，NOx和其它有害气体。

11.由化石燃料燃烧炉排放的CO₂气体生产碳碎片和氧的系统，包括：

a.收集由所述燃烧炉产生的CO₂气体的装置；

b.清洗和净化所述CO₂气体的隔绝室；

c.压缩净化后的气体的压缩机；

c.将所述CO₂气体首先离子化为碳碎片和氧的装置；以及

d.提供足够电子密度的外部电子域以竞争性地抑制所述碳碎片再氧化的装置。

12.如权利要求11所述的系统，还包括收集所述碳碎片和所得氧气的装置。

13.如权利要求11所述的系统，其中整个所述系统是没有向大气的气体或固体排放的闭环系统。

14.如权利要求11所述的系统，其中所述收集来自所述燃烧炉的CO₂气体的装置包括流动管道。

15.如权利要求11所述的系统，其中所述将CO₂离子化的装置包括等离子体电弧。

16.如权利要求11所述的系统，其中提供所述外部电子域的装置包括一系列定位的电磁体，以提供一区域，其中自由电子在等离子体电弧附近累积，以提供将带电碳离子和氧离子转化元素碎片的自由电子。

17.将诸如CO₂，CO，SO₂，NO₂和其它的温室气体转化为有用的元素组分的方法，包括如下步骤：

a.在隔绝室中净化所述温室气体；

b.压缩所述温室气体以减小其体积；

c.离子化所述温室气体使之成为带电离子；以及

d.将所述带电离子暴露于足够电子密度的外部电子域，以竞争性地抑制碳碎片和其它温室气体碎片的再氧化。

18.如权利要求17所述的方法，其中所收集的碎片包括碳黑或石墨形式的元素碳；氧气，碳氢化合物油，以及硫和氮碎片。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述温室气体被等离子体电弧单元转化为带电离子。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述外部电子域导致俘获的自由电子在带电磁场内累积，该带电磁场在等离子体电弧释放的所述带电离子形成的附近。

21.如权利要求17所述的方法，其中所述隔绝室还包含无机聚合物驻极体，以加强对所述温室气体的净化。