[發明專利]壓濾光電化學水氧化和CO2還原電池

有效

• 申請號: 201580067935.4
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN107406993B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: M·D·埃爾南德斯·阿隆索;G·佩內拉斯·佩雷斯;T·安德魯;E·艾特穆;A·帕拉;C·法布雷加;J·R·莫蘭特
• 申請（專利權）人: 雷普索爾有限公司;恩納加斯服務解決方案公司
• 主分類號: C25B1/00
• 分類號: C25B1/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;武胐

1.一種壓濾光電化學電池，包括：

a)陰極室(1)，其包括：陰極支撐架(150)，所述陰極支撐架(150)包括用作陰極的陰極材料(4)；第一流體和氣體CO₂分配架(6)和第二流體和氣體CO₂分配架(7)；一個或多個陰極襯墊(81、82、83和84)，所述陰極襯墊置于所述陰極支撐架(150)和所述第一流體和氣體CO₂分配架(6)或所述第二流體和氣體CO₂分配架(7)之間，并且作為所述陰極室的側面末端；其中，所述陰極支撐架(150)設置在所述第一流體和氣體CO₂分配架(6)和所述第二流體和氣體CO₂分配架(7)之間；

b)陽極室(2)，其包括：陽極支撐架(250)，所述陽極支撐架(250)包括用作陽極的陽極材料(5)；流體分配架(8)，所述流體分配架(8)被布置成使得所述流體分配架(8)位于所述陽極室的比所述陽極支撐架(250)更靠近離子交換膜(3)的部分；一個或多個陽極襯墊(85和86)，所述陽極襯墊置于所述陽極支撐架(250)和所述流體分配架(8)之間，并且作為所述陽極室的側面末端；和

c)設置在陰極室(1)和陽極室(2)之間的離子交換膜(3)；

其中

i)所述陰極材料(4)是具有固定化的CO₂電催化劑材料的導電性多孔電極；

ii)所述第一流體和氣體CO₂分配架(6)和所述第二流體和氣體CO₂分配架(7)和陰極襯墊(81、82、83和84)被布置成使得在使用中它們允許將陰極電解液和氣體CO₂通過不同的入口(11a、11b)分別引入陰極室(1)中，并且它們允許陰極電解液、液體和氣體產物和/或未反應的CO₂通過出口(12)共同排出；

iii)所述流體分配架(8)、陽極支撐架(250)和陽極襯墊(85和86)被布置成使得在使用中它們允許將陽極電解液通過入口(13)引入陽極室(2)中，并且它們允許陽極電解液和氧化產物通過出口(14)共同排出；

iv)所述陽極材料(5)是光催化性陽極材料，并且位于所述陽極支撐架(250)的光學窗(15)的面向離子交換膜(3)的一側；并且被布置成使得在使用中能夠與經由所述入口(13)引入陽極室的陽極電解液接觸，并且當用于照射所述陽極室(2)的輻射通過光學窗(15)的不面向離子交換膜(3)的相反側到達光學窗(15)時，所述陽極材料(5)能夠被激活；以及

v)所述光催化性陽極材料(5)與氣體擴散陰極材料(4)的表面積比為1:1至1:0.1。

2.如權利要求1所述的壓濾光電化學電池，其中，所述陰極材料(4)的固定化的CO₂電催化劑材料選自：

a)具有高析氫過電位、低CO吸附、和CO₂對CO₂自由基離子的高過電位的金屬，選自由Pb、Hg、In、Sn、Cd、Tl和Bi組成的組；

b)具有中等析氫過電位和低CO吸附的金屬，選自由Au、Ag、Zn、Pd和Ga組成的組；

c)具有高CO吸附和中等析氫過電位的金屬；選自Cu；

d)具有相對低的析氫過電位和高CO吸附的金屬，選自由Ni、Fe、Pt、Ti組成的組；

e)a)、b)、c)或d)類型的任何金屬的氧化物；和

f)a)至e)的組合；

所述材料沉積在高度多孔導體載體上。

3.如權利要求1或2所述的壓濾光電化學電池，其中，所述陰極材料(4)的固定化的CO₂電催化劑材料選自由Sn、Pb、Hg、Bi、In、Cd、Tl、Cu、CuO、Cu₂O、Au、Ag、Zn、Pd、Ga及其組合組成的組，所述材料沉積在高度多孔導體載體上。

4.如權利要求1～2中任一項所述的壓濾光電化學電池，其中，所述陰極材料(4)的固定化的CO₂電催化劑材料選自由Pb、Hg、In、Sn、Cd、Tl、Bi及其組合組成的組，所述材料沉積在高度多孔導體載體上。