[發明專利]固態氧化物電解池電解低成本CO2

在審

• 申請號: 202010563592.3
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111549355A
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 孫雪艷;朱亮亮;陳曦;趙煒;閆淵
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C25B3/00
• 分類號: C25B3/00;C25B9/00;C25B11/04;C25B15/08;B01D53/04;B01D53/26
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種固態氧化物電解池電解低成本CO₂制合成氣的系統及方法，所述系統由直接捕集CO₂單元和固態氧化物電解池單元組成，其中直接捕集CO₂單元包括干燥器、CO₂吸附室、冷凝器、氣液分離器、氣泵、氣罐和CO₂濃度檢測儀等；固態氧化物電解池單元包括蒸汽發生器、加熱爐、固態氧化物電解池等。該系統通過調控CO₂捕集單元的濕度直接捕集空氣中低濃度或煙氣中高濃度的CO₂，并將低成本捕集到的含空氣的CO₂通入固態氧化物電解池單元中，電解池陰極共電解H₂O和上述含空氣的CO₂產生合成氣，同時在電解池陽極通入甲烷降低了反應的過電位并產生了合成氣。本發明既實現了CO₂的負排放，又實現了溫室氣體的資源化利用，獲得了環境和經濟的雙重收益。

技術領域

本發明涉及空氣中二氧化碳負排放與能源轉化利用領域，具體涉及一種固態氧化物電解池電解低成本CO₂制合成氣的系統及方法。

背景技術

近年來，世界范圍內對于碳氫化石燃料的消耗在不斷增長，使得CO₂的排放持續增加，全球氣候變化所帶來的問題日益突出。為了減緩溫室氣體CO₂的排放，CO₂的捕集和封存被認為是較為有效的中期解決方案，但目前CO₂的捕集成本較高，且采用封存的方式在發生地震等自然災害時容易泄漏。因此，除碳封存以外，碳的資源化利用也被認為是一種緩解人為CO₂排放的經濟可行的方案。

碳的資源化利用應與碳的捕集密切聯系起來，捕集的碳作為CO₂轉化的來源。在這個集成捕集和利用的過程中，碳捕集成本高是一個亟待需要解決的問題，因此一種經濟的碳利用方法必須首先確保捕集的CO₂成本低，可操作性強。在現有的捕集技術中，濕法再生CO₂直接捕集技術大大降低了CO₂捕集的成本和復雜性。但此低成本的捕集方法往往捕獲的是含空氣的CO₂，分離和提純的成本較高。因此，需要開發耐氧和高選擇性的CO₂還原工藝，這是實現碳循環的關鍵步驟。

固態氧化物電解池共電解H₂O和CO₂制合成氣技術已被廣泛應用于CO₂轉化，但傳統的固態氧化物電解池技術從未將空氣或氧氣與CO₂混合進行共電解制合成氣，這是因為氧氣的強氧化能力可能會導致陰極材料氧化失活，這些限制使得傳統的固態氧化物電解池技術難以與上游濕法再生CO₂直接捕集技術相結合。

發明內容

本發明的目的是提供一種固態氧化物電解池電解低成本CO₂制合成氣的系統及方法，采用直接捕集CO₂單元與固態氧化物電解池單元耦合聯產制合成氣，解決傳統固態氧化物電解池依賴于純CO₂的技術限制，實現CO₂的低成本捕集和就地資源化利用。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種固態氧化物電解池電解低成本CO₂制合成氣的系統，包括直接捕集CO₂單元A和固態氧化物電解池單元B；