[實用新型]一種帶有氣體擴散電極的實驗用電化學反應器

有效

• 申請號: 202023143820.6
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN214782177U
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 儲誠普;丁旭芬;趙嵐軍;徐穎華
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C25B9/19
• 分類號: C25B9/19;C25B11/032;C25B15/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 舒良

一種帶有氣體擴散電極的實驗用電化學反應器，所述反應器包括一個氣體腔室和兩個液體腔室，兩個液體腔室分為工作室腔室和輔助室腔室，且所述氣體腔室和所述工作室腔室均為透明腔室，且各自的體積為10～1000mL；氣體腔室上部設有氣體導出接嘴和氣體導入管；氣體擴散電極組件密封夾設于氣體腔室與工作室腔室之間；所述工作室腔室的頂部和所述輔助室腔室的頂部均開口，依次放置參比電極組件和對電極；所述參比電極組件包括參比電極、魯金毛細管和/或鹽橋；另外，所述工作室腔室內的底部放置一攪拌轉子，用于對其內部的電解液進行攪拌。本實用新型的結構簡單、拆裝簡便，實驗時可實時觀測、監控實驗進程，以及攪拌電解液增強其傳質過程。

技術領域

本實用新型涉及一種帶有氣體擴散電極的實驗用電化學反應器。

背景技術

氣體擴散電極是一種具有特殊結構的多孔膜電極，它一般由集流體層、氣體擴散層和催化層構成，相比于普通固體電極，能使氣體非常容易的到達電極內部。實驗工作時，反應氣體通過疏水的多孔氣體擴散層，進入到催化層，與滲透到催化層的液體反應物粒子，在外電路電位的作用下，發生氣體-液體-電極(催化劑)三相界面的電催化反應。

電化學電極反應過程涉及液相中反應粒子向電極表面的輸送和反應產物粒子離開電極表面兩個液相傳質過程，在許多情況下，上述的液相傳質過程會成為電極反應進程的控制步驟，而液相傳質過程包括電遷移、對流和擴散三種方式。一般通過調節電解液的流動速率來改變電解液的對流傳質作用，如進行快速的攪拌達到增強強制對流的作用效果，其往往作為改變液相傳質作用的控制變量因素之一。專利CN 105316700A公布了一種電化學還原CO₂反應用電解池。該實用新型電解池由陰極室、陽極室和氣液分離器三部分構成，陰極室作為CO₂還原的反應腔室，分為上、下兩個腔體，氣體擴散電極位于上、下兩腔體中間，CO₂氣體由下腔體到達氣體擴散電極內部，上腔體內靠近氣體擴散電極位置處放置參比電極及魯金毛細管。該電解池陰極室內電解液在實驗操作時不便于進行如攪拌操作來加快液體運動速率，需考慮其他的手段來增強液體傳質作用過程。

氣體擴散電極的特點特性與新能源、新材料的開發與利用，以及綠色化學化工、循環可持續的發展理念緊密貼合，其具有廣闊的應用前景，如使用氣體擴散電極電化學還原CO₂技術、電化學還原O₂制備H₂O₂以及電化學還原N₂合成NH₃等。因此，對使用氣體擴散電極電化學反應器的研究與開發，不僅有利于深化氣體擴散電極基礎理論體系的理解，而且更有利于未來用其來指導工業化應用。

發明內容

為了克服上述技術存在的不足之處，本實用新型提供一種針對實驗室研究使用氣體擴散電極的電化學反應器，其結構簡單、拆裝簡便，實驗時可實時觀測、監控實驗進程，且可通過對工作室內電解液的快速攪拌來達到強化液體傳質的目的。

本實用新型所述的一種帶氣體擴散電極的實驗用電化學反應器，其特征在于，包括反應室腔體和電極組件，

所述反應器腔體包括一個氣體腔室和兩個液體腔室，兩個液體腔室分為工作室腔室和輔助室腔室；所述氣體腔室、所述工作室腔室以及所述輔助室腔室通過側面的連接口順次連接在一起；所述氣體腔室、所述工作室腔室為透明腔室；所述氣體腔室上部設有氣體導出接嘴和氣體導入管；所述工作室腔室的頂部以及所述輔助室腔室的頂部均開口；

所述電極組件包括氣體擴散電極以及對電極，所述氣體擴散電極密封夾設于氣體腔室與工作室腔室的連接口之間；所述對電極從輔助腔室頂部的開口插入所述輔助腔室內；所述氣體擴散電極、所述對電極依次與電化學工作站的工作電極以及對電極接線端口電連接。