[發明專利]催化劑層和電解裝置

有效

• 申請號: 201680084124.X
• 申請日: 2016-08-02
• 公開（公告）號: CN108884578B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 理查德·I·馬塞勒;劉增彩;羅伯特·庫茨;賽義德·達瓦爾·薩賈德
• 申請（專利權）人: 二氧化碳材料公司
• 主分類號: C25B3/04
• 分類號: C25B3/04;C25B11/04;H01M8/00;H01M4/90;H01M4/86;G01N27/30
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李博

用于電化學裝置的催化劑層包含催化活性元素和離子導電聚合物。離子導電聚合物包含帶正電的環胺基。離子導電聚合物包含以下各項中的至少一種：咪唑吡啶吡唑吡咯烷吡咯嘧啶哌啶吲哚三嗪及其聚合物。催化活性元素包括以下各項中的至少一種：V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Sn、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Ir、Pt、Au、Hg、Al、Si、In、Tl、Pb、Bi、Sb、Te、U、Sm、Tb、La、Ce和Nd。在包括本發明的催化劑層的電解裝置中，向電解裝置的進料包括CO₂和H₂O中的至少一種。

政府利益聲明

本發明至少部分借助ARPA-E合同號DE-AR-0000345和DE-AR0000684的美國政府支持完成。美國政府在本發明中具有一定權利。

發明領域

發明的領域是電化學。所描述的裝置、系統和組合物涉及二氧化碳向可用產物的電化學轉化、水的電解、使用燃料電池的發電以及電化學凈水。

發明背景

作為減少全球變暖和保護環境的方式，存在減少來自工業設施和電廠的二氧化碳(CO₂)排放的需求。一種被稱為碳同存(carbon sequestration)的解決方案涉及CO₂的捕獲和儲存。通常，簡單地掩埋CO₂。代替簡單地掩埋或儲存CO₂將會是有價值的，CO₂可以轉化為另一種產物并且用于有益的用途。

多年以來，已經提出了許多電化學過程以用于將CO₂轉化為可用產物。在美國專利號3,959,094；4,240,882；4,349,464；4,523,981；4,545,872；4,595,465；4,608,132；4,608,133；4,609,440；4,609,441；4,609,451；4,620,906；4,668,349；4,673,473；4,711,708；4,756,807；4,818,353；5,064,733；5,284,563；5,382,332；5,457,079；5,709,789；5,928,806；5,952,540；6,024,855；6,660,680；6,664,207；6,987,134；7,157,404；7,378,561；7,479,570；美國專利申請公布號2008/0223727；Hori，Y.，“Electrochemical CO2reduction on metal electrodes(在金屬電極上的電化學CO2還原)”，Modern Aspects ofElectrochemistry 42(2008)，第89-189頁；Gattrell，M.等，“A review of the aqueouselectrochemical reduction of CO2to hydrocarbons at copper(在銅處的CO2向烴的水性電化學還原的綜述)”，Journal of Electroanalytical Chemistry 594(2006)，第1-19頁；和DuBois，D.，Encyclopedia of Electrochemistry，7a，Springer(2006)，第202-225頁中，討論了這些過程中的一些以及它們的相關催化劑。