[發明專利]CO2

在審

• 申請號: 202110145673.6
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112981438A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 康鵬;汪秀萍;張雄;徐延鵬;趙建衛;郭偉
• 申請（專利權）人: 碳能科技（北京）有限公司;內蒙古伊泰化工有限責任公司
• 主分類號: C25B9/19
• 分類號: C25B9/19;C25B1/23;C25B15/08;C25B15/02
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 李華;崔香丹

1.一種CO₂電解制合成氣系統，其特征在于，包括：

電化學反應裝置，包括至少一個電化學反應單元和直流電源，所述電化學反應單元包括陽極室、陽離子隔膜和陰極室；和

電解液循環裝置，用于所述CO₂電解制合成氣系統的電解液循環，包括中和單元，所述中和單元接收從所述陰極室和所述陽極室排出的電解液并用于所述電解液循環。

2.根據權利要求1所述的CO₂電解制合成氣系統，其特征在于，所述陰極室中含有柔性結構催化電極，所述催化電極由擔載體和涂覆在所述擔載體表面的陰極催化劑組成，所述擔載體為泡沫鈦、泡沫鎳、碳氈、碳紙中的任一種，所述陰極催化劑為納米級Ag、Zn、Sn、Ni、Cu金屬單質或任意兩組分的合金中的任一種。

3.根據權利要求1所述的CO₂電解制合成氣系統，其特征在于，還包括預電解處理單元，用于除去所述電解液中的雜質離子和固體顆粒，所述雜質離子為金屬離子、含硫離子、含氮離子中的任一種或幾種；所述預電解處理單元包括至少一個預電解反應單元、直流電源和過濾器；優選，所述預電解處理單元的單槽槽壓為1.4～3V，當預電解總電流降低30-50％或當所述CO₂電解制合成氣系統制備的合成氣中碳氫比降低20-30％時，更換所述預電解反應單元的陰極催化電極或系統外再生。

4.根據權利要求1所述的CO₂電解制合成氣系統，其特征在于，所述電解液循環裝置還包括補水單元，用于給所述中和單元補充水分以維持所述中和單元中電解液濃度的恒定。

5.根據權利要求1所述的電化學反應系統，其特征在于，還包括：

原料氣供應裝置，用于給所述電化學反應裝置提供CO₂氣體；

出料裝置，用于排出所述電化學裝置中的氣體并回收水汽；和

電控裝置，用于控制所述CO₂電解制合成氣系統的運行參數。

6.根據權利要求5所述的CO₂電解制合成氣系統，其特征在于，所述原料氣供應裝置包括CO₂氣源供應單元和CO₂循環單元，所述CO₂循環單元用于將陰極出料混合氣一部分返回所述陰極室；所述CO₂氣源供應單元還包括除雜單元和增壓單元，所述除雜單元用于除去CO₂氣體中雜質使得供給所述電化學反應裝置的CO₂氣體中雜質氣含量小于100ppm；所述增壓單元將CO₂氣源壓力提高到0.1MPa～3MPa后，供給所述電化學反應裝置。

7.根據權利要求5所述的CO₂電解制合成氣系統，其特征在于，所述出料裝置包括換熱器、壓力控制器、流量計、在線氣相色譜檢測儀和阻火器。

8.根據權利要求1所述的CO₂電解制合成氣系統，其特征在于，所述電化學反應裝置的反應壓力為0.005MPa～1.6MPa，所述電化學反應裝置的陰極室和陽極室出料口電解液溫度為5℃～95℃。

9.根據權利要求1所述的CO₂電解制合成氣系統，其特征在于，所述電化學反應裝置的所述陰極室產生合成氣產品氣、所述陽極室產生氧氣副產品氣；所述合成氣產品氣由合成氣和CO₂氣組成，所述合成氣由H₂和CO組成，以所述合成氣產品氣的總體積為100％，所述合成氣體積含量為30～90％，所述合成氣中碳氫比為0.1～4；所述氧氣副產品氣由O₂和CO₂氣組成，以所述氧氣副產品氣的總體積為100％計，所述O₂體積含量為20～95％。

10.根據權利要求1所述的CO₂電解制合成氣系統，其特征在于，所述系統生產單位標方合成氣的直流電耗為5.5～9kwh/Nm³，所述電化學反應單元的單槽電壓為2.5～3.8V。