[發(fā)明專利]用于將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用燃料和化學(xué)品的裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380049647.7
• 申請(qǐng)日: 2013-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104822861B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 理查德·I·馬塞勒;布賴恩·A·羅森;朱偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 二氧化碳材料公司
• 主分類號(hào): C25B11/04
• 分類號(hào): C25B11/04;C25B3/04;C25B9/08
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 李新紅

1.一種用于將CO₂轉(zhuǎn)化為反應(yīng)產(chǎn)物的電化學(xué)裝置，所述電化學(xué)裝置包括陰極和位于陰極的1mm內(nèi)的組分，所述組分包括以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：

(a)電解質(zhì)；

(b)輔助催化劑；

(c)溶液；

(d)液體；

(e)功能單元；和

(f)固體，

其中所述組分包含這樣的一種物質(zhì)：當(dāng)根據(jù)以下測(cè)試中的至少一種測(cè)量該物質(zhì)的pH時(shí)該物質(zhì)具有1.1-5.5的pH值：

測(cè)試I：使用pH計(jì)直接測(cè)量該物質(zhì)的pH；

測(cè)試1I：將給定體積的該物質(zhì)與等體積的水混合并攪動(dòng)，然后測(cè)量所產(chǎn)生的富水相的pH；

測(cè)試III：將給定體積的該物質(zhì)與等體積的異丙醇混合并攪拌，然后測(cè)量所產(chǎn)生的富醇相的pH；和

測(cè)試IV：將給定體積的該物質(zhì)與等體積的異丙醇混合并攪動(dòng)，將以體積計(jì)20％的水加入到富醇相中，然后測(cè)量所產(chǎn)生的富醇相的pH。

2.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其中所述物質(zhì)的pH是2-5。

3.權(quán)利要求2所述的電化學(xué)裝置，其中所述物質(zhì)的pH是2.5-4.0。

4.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其中所述物質(zhì)的pH是1.2-1.8。

5.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)、液體、固體或溶液中的至少一種具有以體積計(jì)1％-98％濃度的水。

6.權(quán)利要求5所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)、液體、固體和溶液中的至少一種具有以體積計(jì)10％-70％濃度的水。

7.權(quán)利要求5所述的電化學(xué)裝置，其中所述電解質(zhì)、液體、固體和溶液中的至少一種具有以體積計(jì)70％-98％濃度的水。

8.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，所述電化學(xué)裝置還包括膜電極組件，所述膜電極組件包括：

(i)所述陰極；

(ii)陰極催化劑；

(iii)緩沖層；

(iv)隔膜；

(v)陽(yáng)極催化劑；和

(vi)陽(yáng)極。

9.權(quán)利要求8所述的電化學(xué)裝置，其中所述緩沖層位于所述陰極的1mm內(nèi)，所述緩沖層包含這樣的物質(zhì)：當(dāng)根據(jù)權(quán)利要求1中列出的測(cè)試中的至少一種測(cè)量時(shí)該物質(zhì)具有1.1-5.5的pH。

10.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其中所述陰極和與所述陰極操作性關(guān)聯(lián)的催化劑中的至少一種包括催化活性元素。

11.權(quán)利要求10所述的電化學(xué)裝置，其中所述催化活性元素包括V，Cr，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Cu，Zr，Nb，Mo，Ru，Rh，Pd，Ag，Cd，W，Re，Ir，Pt，Au，Hg，Pb和Bi中的至少一種。

12.權(quán)利要求11所述的電化學(xué)裝置，其中所述催化活性元素包括Pt，Pd，Au，Ag，Cu，Ni，F(xiàn)e，Co，Ru和Rh中的至少一種。

13.權(quán)利要求12所述的電化學(xué)裝置，其中所述催化活性元素包括Ag。

14.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其中所述輔助催化劑包括有機(jī)陽(yáng)離子和有機(jī)陰離子中的至少一種。

15.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其中所述輔助催化劑包括膦、咪唑、吡啶、吡咯烷、鱗、锍、脯氨酸鹽、蛋氨酸鹽和膽堿中的至少一種。

16.權(quán)利要求15所述的電化學(xué)裝置，其中所述膽堿包括膽堿鹽和膽堿酯鹽中的一種。

17.權(quán)利要求15所述的電化學(xué)裝置，其中所述輔助催化劑包括膽堿和1-乙基-3-甲基-咪唑陽(yáng)離子中的至少一種。

18.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其中所述輔助催化劑包括四氟硼酸根陰離子。

19.權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其中所述反應(yīng)產(chǎn)物包括碳酸鹽和有機(jī)酸中的一種。