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一种将二氧化碳电还原为一氧化碳的多室隔膜电解装置的制造方法
,所采用的电催化剂能够降低二氧化碳电还原反应的过电位。因此,在上述有机 复合电解液中电还原二氧化碳,可W有效地提高二氧化碳电还原反应的电流密度,同时降 低二氧化碳电还原反应的过电位;
[0035] (3)本项实用新型采用了阴极电解液循环技术,可W使二氧化碳电还原反应在连 续稳定的状态下进行。阴极电解液循环是运样实现的:在二氧化碳吸收塔中,用有机复合电 解液溶解吸收二氧化碳,当二氧化碳浓度达到或接近饱和时,将溶有大量二氧化碳的有机 复合电解液注入多室隔膜电解池阴极室底部,与此同时,处于阴极室上部的有机复合溶液 不断地从阴极室中流出,运种含有较低浓度二氧化碳的有机复合电解液被再次引入气体吸 收塔中,用于溶解吸收二氧化碳,所得含有饱和或接近饱和二氧化碳浓度的有机复合电解 液被再次注入到多室隔膜电解池阴极室底部,由此形成阴极电解液循环。通过控制有机复 合电解液流入、流出多室隔膜电解池阴极室的速度,可W使二氧化碳电还原反应在连续稳 定的状态下进行。
[0036] (4)本项实用新型提出的多室隔膜电解装置易于实现工业化应用。例如:可W通过 增加电极室数量、增大电极室容积和扩大电极面积的方法,提高多室隔膜电解装置的生产 能力。
【附图说明】
[0037] 图1是本实用新型将二氧化碳电还原为一氧化碳的多室隔膜电解装置示意图。
[003引图中:1-气体吸收塔,2-阴极,3-阳极,4-储气罐,5-全氣横酸离子交换膜。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图和【具体实施方式】,对本实用新型作进一步说明。
[0040] 实施例1
[0041] 将二氧化碳电还原为一氧化碳的多室隔膜电解方法:用全氣横酸离子交换膜将电 解池分隔成多个电极室,构成阴极室和阳极室相间排布的多室隔膜电解池,阴极室电解液 为溶有二氧化碳的有机复合电解液,阳极室电解液为含有支持电解质的水溶液,阴极采用 对电解二氧化碳制一氧化碳具有高选择性的金属电极,阳极为惰性电极,电解反应过程中, 阴极上有一氧化碳生成,同时副产氨气。
[0042] 所述有机复合电解液包含四种功能组份:有机溶剂、有机支持电解质、质子导电增 强剂和电催化剂。
[0043] 所述有机溶剂为碳酸丙締醋;所述有机支持电解质为四下基高氯酸锭季锭盐;所 述质子导电增强剂为Ξ氣甲基乙醇;所述电催化剂为含铁化嘟化合物。
[0044] 所述阳极电解液的支持电解质为硫酸。
[0045] 所述阳极为1扣2 · Ta2化涂层铁阳极,阴极为Au。
[0046] 实施步骤如下:
[0047] 步骤一,将有机支持电解质溶入有机溶剂中,得到3.Omol/L的有机电解液,在有机 电解液中按照所需浓度为O.lmol/L加入质子导电增强剂,再按照所需浓度为O.Olmol/L加 入电催化剂,得到有机复合电解液,将二氧化碳溶入有机复合电解液中,使浓度达0. 〇9mol/ L,所得溶液被注入隔膜电解池阴极室中,将支持电解质浓度为0.1mol/L的水溶液作为阳极 电解液注入隔膜电解池阳极室中;
[0048] 步骤二,接通电解电源,控制电解电压为4.3V,在常溫常压条件下,当电解反应进 行2小时时,测得生成一氧化碳的电流密度为430A/V,生成一氧化碳的电流效率为91%;电 解反应进行过程中,阴极电解液始终处于循环状态,从气体吸收塔中流出的含有饱和或接 近饱和二氧化碳浓度的有机复合电解液,被注入多室隔膜电解装置阴极室底部,与此同时, 处于阴极室上部的有机复合电解液,不断地从阴极室中流出,运种含有较低浓度二氧化碳 的有机复合电解液被再次引入气体吸收塔中,用于溶解吸收二氧化碳,所得含有饱和或接 近饱和二氧化碳浓度的有机复合电解液被再次注入多室隔膜电解池阴极室底部,由此形成 阴极电解液循环。控制阴极电解液流入、流出多室隔膜电解池阴极室的速度,使二氧化碳电 还原反应能够在连续稳定的状态下进行。
[0049] 如图1所示,将二氧化碳电还原为一氧化碳的多室隔膜电解装置,其构成包括气体 吸收塔1、阴极2、阳极3、储气罐4、全氣横酸离子交换膜5、电解池和阴极电解液循环装置,用 全氣横酸离子交换膜引尋电解池分隔成多个电极室,构成阴极室和阳极室相间排布的多室 隔膜电解池,阴极室和阳极室的底部分别设有阴极2和阳极3,阳极室顶部设有水的入口,气 体吸收塔1中流出的溶有二氧化碳的有机复合电解液通过阴极电解液循环装置的管道流入 到阴极室的底部,阴极室上部溶有二氧化碳的有机复合电解液通过阴极电解液循环装置返 回到气体吸收塔1的顶部,气体吸收塔1的侧面设有二氧化碳入口,阴极室的顶部通过管道 与储气罐4连接。
[00加]实施例2
[0051]将二氧化碳电还原为一氧化碳的多室隔膜电解方法:用全氣横酸离子交换膜将电 解池分隔成多个电极室,构成阴极室和阳极室相间排布的多室隔膜电解池,阴极室电解液 为溶有二氧化碳的有机复合电解液,阳极室电解液为含有支持电解质的水溶液,阴极采用 对电解二氧化碳制备一氧化碳具有高选择性的金属电极,阳极为惰性电极,电解反应过程 中,阴极上有一氧化碳生成,同时副产氨气。
[0052] 所述有机复合电解液包含四种功能组份:有机溶剂、有机支持电解质、质子导电增 强剂和电催化剂。
[0053] 所述有机溶剂为N-甲基化咯烧酬;所述有机支持电解质为氯化胆碱;所述质子导 电增强剂为甲醇;所述电催化剂为1-下基-3-甲基咪挫Ξ氣甲基横酸盐。
[0054] 所述阳极电解液的支持电解质为硫酸钢。
[0055] 所述阳极为石墨电极,阴极为Ag。
[0化6] 实施步骤如下:
[0057] 步骤一,将有机支持电解质溶入有机溶剂中,得到0.1mol/L的有机电解液,在有机 电解液中按照所需浓度为0.4mol/L加入质子导电增强剂,再按照所需浓度为0.2mol/L加入 电催化剂,得到有机复合电解液,将二氧化碳溶入有机复合电解液中,使浓度达〇.21mol/L, 所得溶液被注入隔膜电解池阴极室中,将支持电解质浓度为2mol/L的水溶液作为阳极电解 液注入隔膜电解池阳极室中;
[0058] 步骤二,接通电解电源,控制电解电压为3.6V,在常溫常压条件下,当电解反应进 行2小时时,测得生成一氧化碳的电流密度为410A/V,生成一氧化碳的电流效率为93%;电 解反应进行过程中,阴极电解液始终处于循环状态,从气体吸收塔中流出的含有饱和或接 近饱和二氧化碳浓度的有机复合电解液,被注入多室隔膜电解装置阴极室底部,与此同时, 处于阴极室上部的有机复合电解液,不断地从阴极室中流出,运种含有较低浓度二氧化碳 的有机复合电解液被再次引入气体吸收塔中,用于溶解吸收二氧化碳,所得含有饱和或接 近饱和二氧化碳浓度的有机复合电解液被再次注入多室隔膜电解池阴极室底部,由此形成 阴极电解液循环。控制阴极电解液流入、流出多室隔膜电解池阴极室的速度,使二氧化碳电 还原反应能够在连续稳定的状态下进行。
[0059] 如图1所示,将二氧化碳电还原为一氧化碳的多室隔膜电解装置,其构成包括气体 吸收塔1、阴极2、阳极3、储气罐4、全氣横酸离子交换膜5、电解池和阴极电解液循环装置,用 全氣横酸离子交换膜引尋电解池分隔成多个电极室,构成阴极室和阳极室相间排布的多室 隔膜电解池,阴极室和阳极室的底部分别设有阴极2和阳极3,阳极室顶部设有水的入口,气 体吸收塔1中流出的溶有二氧化碳的有机复合电解液通过阴极电解液循环装置的管道流入 到阴极室的底部,阴极室上部溶有二氧化碳的有机复合电解液通过阴极电解液循环装置返 回到吸收塔1的顶部,气体吸收塔1的侧面设有二氧化碳入口,阴极室的顶部通过管道与储 气罐4连接。
[0060] 实施例3
[0061] 将二氧化碳电还原为一氧化碳的多室隔膜电解方法:用全氣横酸离子交换膜将电 解池分隔成多个电极室,构成阴极室和阳极室相间排布的多室隔膜电解池,阴极室电解液 为溶有二氧化碳的有机复合电解液,阳极室电解液为含有支持电解质的水溶液,阴极采用 对电解二氧化碳制备一氧化碳具有高选择性的金属电极
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