[發明專利]一種連續流動光電催化CO2

有效

• 申請號: 202010575037.2
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111910211B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 郭烈錦;仇浩然;劉亞
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C25B9/23
• 分類號: C25B9/23;C25B3/26;C25B3/21;C25B15/023;C25B15/00;G01N30/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開一種連續流動光電催化CO₂還原反應系統，包括：CO₂飽和裝置、陰極板、陽極板、陽極電極、陰極電極、離子交換膜、氣液分離裝置、和蠕動泵；其中，氣液分離裝置包括儲液罐；依次設置的陰極電極、陰極板、離子交換膜、陽極板和陽極電極緊固在一起；陰極板與CO₂飽和裝置通過陰極板的下部流道直接貫通；CO₂飽和裝置的下部進氣口連接氣泡分散管；CO₂飽和裝置的側面入口連接蠕動泵的出口，蠕動泵的入口連接儲液罐的下部出口，儲液罐的上部入口連接陰極板的上部流道。本發明可以實現對連續流動狀態下進行的光電催化CO₂還原進行測試，氣密性優異，反應系統的阻抗較小，反應器內的電能損耗較小。

技術領域

本發明屬于光電催化CO₂還原技術領域，特別涉及一種連續流動光電催化CO₂還原反應系統。

背景技術

二氧化碳(CO₂)是目前地球上最主要的溫室氣體。在過去的一個世紀里，人們普遍認為大氣中CO₂含量的增加是全球氣候變暖的主要原因。減少CO₂的排放迫在眉睫，因此這一問題正引起各領域的廣泛關注。CO₂是一種穩定的氣體分子，大多是由化石燃料燃燒產生。同時，CO₂也是一種寶貴的資源，將CO₂規模化回收利用的研究已經在全球范圍內展開。除了自然界生物的光合作用，其他用物理和化學手段來減少CO₂的方法也被提了出來，如將CO₂轉換為化學燃料。光電催化已被證明是一種利用太陽能等可再生能源將CO₂轉化為液體燃料的有效方法，可合成燃料如甲醛(HCHO)、甲酸(HCOOH)、甲醇(CH₃OH)，甲烷(CH₄)等。光電催化技術將CO₂轉化成燃料已引起眾多研究者的關注，在許多領域具有廣泛的應用前景。

目前針對光電催化CO₂還原的研究主要是通過對光電催化CO₂還原的納米催化劑材料的改性來提高產物的法拉第效率和對目標產物的選擇性；然而，現有技術大多還是批式反應器，沒有能夠進行連續反應的連續流動光電催化CO₂還原系統，仍難以進行工業化。

發明內容

本發明專利的目的在于提供一種連續流動光電催化CO₂還原反應系統，以彌補現有研究的不足，促進光電催化CO₂還原技術走向實際工業化。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種連續流動光電催化CO₂還原反應系統，包括：CO₂飽和裝置、陰極板、陽極板、陽極電極、陰極電極、離子交換膜、氣液分離裝置、和蠕動泵；其中，氣液分離裝置包括儲液罐；

依次設置的陰極電極、陰極板、離子交換膜、陽極板和陽極電極緊固在一起；

陰極板與CO₂飽和裝置通過陰極板的下部流道直接貫通；CO₂飽和裝置的下部進氣口連接氣泡分散管；CO₂飽和裝置的側面入口連接蠕動泵的出口，蠕動泵的入口連接儲液罐的下部出口，儲液罐的上部入口連接陰極板的上部流道。

本發明進一步的改進在于：陰極板的腔體與陽極板的腔體通過離子交換膜分隔；陰極板的腔體與陽極板的腔體中均設有電解液。

本發明進一步的改進在于：還包括參比電極；參比電極通過陰極板參比電極接入口插入陰極板的腔體。

本發明進一步的改進在于：氣液分離裝置還包括氣體干燥裝置；氣體干燥裝置固定在儲液罐的頂端，并與儲液罐連通；氣體干燥裝置的上部出口連接質量流量計，質量流量計出口連接氣相色譜進樣口。