[發(fā)明專利]一種電解海水制氫聯(lián)合二氧化碳捕集的方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210020160.7
• 申請(qǐng)日: 2022-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN114517301A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐陽振宇;王永興;周安娜;段濰超;張婷婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島中石大環(huán)境與安全技術(shù)中心有限公司
• 主分類號(hào): C25B1/04
• 分類號(hào): C25B1/04;C25B1/50;C25B9/23;C25B15/08;C01B32/50
• 代理公司: 青島恒昇眾力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37332
• 代理人: 張俊珍

本發(fā)明公開了一種電解海水制氫聯(lián)合二氧化碳捕集的方法及裝置，充分利用海水中存在的電解質(zhì)，在陰陽離子膜的合理布局下產(chǎn)生酸、堿兩部分溶液，堿性溶液吸附二氧化碳后利用陽極環(huán)境生成的酸性溶液中和，進(jìn)而將二氧化碳釋放出來，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的捕集，充分利用了電解過程中溶液變化存在的潛能；在電解過程中伴隨著綠色能源氫氣的生成，進(jìn)而合理利用再生過程中能量的輸入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二氧化碳捕集的方法及裝置，尤其涉及一種在電解海水 的同時(shí)進(jìn)行二氧化碳捕集的方法及裝置，屬于環(huán)保氣體處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，碳排放所引起的資源與環(huán)境問題引起了世界 范圍的廣泛關(guān)注，同時(shí)現(xiàn)已證明二氧化碳是造成全球變暖的主要原因。為應(yīng) 對(duì)全球氣候變化，減少碳排放已成為世界性的新共識(shí)和世界經(jīng)濟(jì)的“新常 態(tài)”。同時(shí)隨著氫能的發(fā)展，電解水制氫技術(shù)也將成為獲取氫氣的主要途徑 之一，同時(shí)，全球有12億人生活在水資源匱乏的地區(qū)，淡水資源匱乏也是 全球人民面臨的一大問題。

但是由于現(xiàn)有的二氧化碳捕集工藝過程復(fù)雜，適用條件嚴(yán)苛，同時(shí)再生 過程大量的能量補(bǔ)入也是制約碳捕集技術(shù)發(fā)展的原因之一；同時(shí)現(xiàn)階段電解 水制氫過程一般主要以產(chǎn)氫氣為主要目的，未能充分利用電解過程中溶液變 化存在的潛能，海水資源雖然豐富，但由于其復(fù)雜的成分一直難以被有效利 用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的二氧化碳捕集工藝及電解水制氫過程所存在的不足， 提供一種電解海水制氫聯(lián)合二氧化碳捕集的方法及裝置，該方法及裝置能夠 充分利用海水中存在的電解質(zhì)，并且合理利用電解水制氫過程中溶液變化存 在的潛能，在電解海水的同時(shí)實(shí)現(xiàn)二氧化碳的捕集，避免了現(xiàn)有的二氧化碳 捕集工藝再生過程中需要大量能量補(bǔ)入的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種電解海水制氫聯(lián)合二氧化碳捕集的方法，包括如下步驟：

(1)電解：向陽極電解槽中注入淡水，向陰極電解槽、介質(zhì)槽和儲(chǔ)氫離子槽中 注入海水，陰極和陽極接通電源后開始電解，陽極電解槽中生成氧氣，同時(shí) 其內(nèi)的淡水變?yōu)樗嵝匀芤?，陰極電解槽中生成氫氣，同時(shí)其內(nèi)的海水變?yōu)閴A 性溶液，分別收集產(chǎn)生的氧氣和氫氣，待陰極電解槽中的pH達(dá)到10以上時(shí) 停止電解；

(2)離子及電荷平衡：陽極電解槽中產(chǎn)生的氫離子在滲透壓的作用下透過陽離 子交換膜進(jìn)入儲(chǔ)氫離子槽，造成儲(chǔ)氫離子槽中陽離子過剩，陰極電解槽中產(chǎn) 生的氫氧根離子造成陰極電解槽中陰離子過剩，介質(zhì)槽內(nèi)海水中的電解質(zhì)透 過陰離子交換膜向儲(chǔ)氫離子槽中補(bǔ)充陰離子，同時(shí)透過陽離子交換膜向陰極 電解槽中補(bǔ)充陽離子，保持陰極電解槽和儲(chǔ)氫離子槽中的電荷平衡；

(3)CO₂的吸收：煙氣經(jīng)除塵后通入陰極電解槽中，煙氣中的CO₂被陰極電 解槽中的堿性溶液反應(yīng)吸收，直至吸收飽和后停止通入煙氣；

(4)CO₂的釋放：將陰極電解槽內(nèi)的堿性溶液和儲(chǔ)氫離子槽內(nèi)的酸性溶液導(dǎo)出 后混合，發(fā)生中和反應(yīng)，被吸收的CO₂得到釋放，收集捕集到的CO₂；

(5)循環(huán)：向陽極電解槽中補(bǔ)充淡水，向陰極電解槽、介質(zhì)槽和儲(chǔ)氫離子槽中 補(bǔ)充海水，重復(fù)步驟(1)-(4)，實(shí)現(xiàn)煙氣中CO₂的持續(xù)捕集。

進(jìn)一步，所述陰極和陽極均為惰性電極，優(yōu)選的，陰極和陽極均為石墨 電極。

本發(fā)明提供的方法的有益效果是：

1)利用電解海水制氫技術(shù)，充分利用海水中存在的電解質(zhì)，在陰陽離 子膜的合理布局下產(chǎn)生酸、堿兩部分溶液，堿性溶液吸附二氧化碳后利用陽 極環(huán)境生成的酸性溶液中和，進(jìn)而將二氧化碳釋放出來，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的捕 集，充分利用了電解過程中溶液變化存在的潛能；