[發明專利]一種實用的二氧化碳還原膜電解器及其制備方法

有效

• 申請號: 201811246306.X
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111088504B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 莊林;尹征磊;彭漢青;周歡;魏星
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C25B1/23
• 分類號: C25B1/23;C25B9/23;C25B11/032
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 吳楚

1.一種實用的二氧化碳還原膜電解器，其特征在于，包括依次裝配的陰極流場板、陰極墊片、陰極GDL、膜電極MEA、陽極GDL、陽極墊片、陽極流場板，其中，所述MEA包括SPE膜及分別位于所述SPE膜兩側的陰極催化劑和陽極催化劑，所述陰極流場板采用蛇形流場，所述陽極流場板采用網狀流場；所述SPE膜的結構式為：

2.如權利要求1所述的二氧化碳還原膜電解器，其特征在于，所述SPE膜的厚度為20～50微米。

3.如權利要求1所述的二氧化碳還原膜電解器，其特征在于，所述陰極催化劑采用貴金屬、Cu、Zn或酞菁鈷材料；所述陽極催化劑采用貴金屬或過渡金屬的氧化物，或者包含貴金屬和/或過渡金屬的復合材料。

4.如權利要求3所述的二氧化碳還原膜電解器，其特征在于，所述陰極催化劑采用Au或Ag；所述陽極催化劑采用Ir、Ru、Fe、Co或Ni的氧化物或Pt-Ru/C材料。

5.如權利要求1所述的二氧化碳還原膜電解器，其特征在于，所述陰極催化劑和陽極催化劑中還包括離子聚合物和/或聚四氟乙烯。

6.如權利要求5所述的二氧化碳還原膜電解器，其特征在于，所述離子聚合物材料同所用的SPE膜材料一致。

7.如權利要求1所述的二氧化碳還原膜電解器，其特征在于，所述陰極GDL材料包括碳材料，陽極GDL材料包括鈦、鎳、不銹鋼。

8.如權利要求1所述的二氧化碳還原膜電解器，其特征在于，所述流場板材質是石墨或耐腐蝕金屬。

9.如權利要求1～8任一項所述膜電解器的制備方法，其特征在于，其制備步驟如下：

1)電極制備：分別將陰極催化劑和陽極催化劑按比例同膜溶液混合，超聲分散均勻，得到催化劑墨水，將所得催化劑墨水涂布在SPE膜上形成催化層；

2)器件裝配：先將涂布有催化層的SPE膜置于1～2mol/l的KOH溶液中交換過夜，再用純水多次洗滌去除殘留的堿液，按照陰極流場板、陰極墊片、陰極GDL、MEA、陽極GDL、陽極墊片、陽極流場板的順序進行裝配，使得相鄰部件之間保持良好的面接觸；

3)器件測試：將裝配好的器件依次接好氣液管路、電極接出線和控溫裝置，陰極開始通氣，并向陽極水氣分離罐加入一定量的純水，使水充滿整個陽極腔室，升至目標溫度即可電解。