[發明專利]一種通用型CO2

在審

• 申請號: 202211389259.0
• 申請日: 2022-11-08
• 公開（公告）號: CN115725989A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 賀凡;祁志福;駱周揚;程子業
• 申請（專利權）人: 浙江浙能技術研究院有限公司
• 主分類號: C25B3/26
• 分類號: C25B3/26;C25B1/23;C25B9/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發明涉及一種通用型CO₂/CO電催化裝置，包括依次相連的陽極模塊、還原電堆模塊和陰極模塊，陰極模塊包括在電堆出口處設置有依次連接的止回閥、第一背壓閥和第一氣液分離單元，第一氣液分離單元的液相出口端依次與酸化處理單元和液相產物分離單元相連，第一氣液分離單元的氣體出口端依次與第一干燥系統和氣相產物分離單元相連。本發明的有益效果是：本發明可以滿足不同催化劑體系下多種產物的分離，從而使得多種陰極催化劑體系都可以使用本發明的電催化裝置。

技術領域

本發明涉及能源轉化和CO₂利用領域，更確切地說，它涉及一種通用型CO₂/CO電催化裝置。

背景技術

目前，多種清潔能源(風能、太陽能、水能、生物質能及地熱能等)已經引起了廣泛的關注，但由于其各自的特點造成這些能源在利用方式上有很大的局限性，實際應用也受到了很大的限制，如風能和太陽能等能源隨天氣和周圍環境變化的波動性，因此，除了改變能源結構外，能量的儲存和轉換同樣重要，其中，電化學能源轉化正扮演著越來越重要的角色。CO₂電催化作為能源轉化的一類反應，選擇合適的催化體系，不僅能有效將CO₂還原為高附加值的化工產品，還可以加速碳中和目標的實現。

現有的CO₂電催化系統后處理步驟僅涉及對CO₂的簡單分離用于回用，其余的產物進行集中式收集額外處理，不會使用在線分離手段，所消耗的時間成本和經濟成本高。現有的CO₂電催化體系中產物的種類較為復雜，根據主產物的種類可大致分為三類：1)CO，選擇的催化劑如Ag,Au,Zn等金屬；2)HCOOH，選擇的催化劑如Sn,In等金屬；3)CH₄,C₂H₄,CO,C₂H₅OH,CH₃COOH以及HCOOH等產物，選擇的催化劑以Cu基金屬為主。除了上述主產物以外，在CO₂電催化還原的電位下會伴隨H₂O電解析氫的反應，因此，在上述三種體系中除以上產物外，還會有H₂的產生。在實際生產過程中，由于不同的CO₂電催化體系的產物差異較大，因而不同的催化劑體系的后處理技術不同，一旦涉及到催化劑技術路線的更改，需要對裝置進行大幅度的改動。因此，有必要針對多種產物體系設計一套通用性高、成本低及易于操作和維護的電催化裝置。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，具體而言需要克服的第一問題是現有的CO₂電堆使用離線分離手段，所消耗的時間成本和經濟成本高；第二問題為現有的CO₂電堆針對不同的催化劑體系所得的產物復雜，設備難以通用。

為了解決上述問題，提供了一種通用型CO₂/CO電催化裝置。

第一方面，提供了一種通用型CO₂/CO電催化裝置，包括：依次相連的陽極模塊、還原電堆模塊和陰極模塊；

其中，陰極模塊在電堆出口處設置有依次連接的止回閥、第一背壓閥和第一氣液分離單元。

通過CO₂電堆后緊隨的止回閥和背壓閥可以在產物聚集到一定程度之后再進行分離處理并且同時防止聚集產物的過程中發生產物的倒流。如果不設置第一背壓閥，則在電堆開始工作有產物時第一氣液分離單元就開始工作，在電堆工作初期，產物的含量不高，氣液分離單元的分離效果不佳且能耗較大；如果不設置止回閥，則在背壓閥還未達到打開壓力時，產物的聚集會使電堆出口的壓力高于電堆入口，造成產物倒流，發生危險。

進一步地，第一氣液分離單元的液相出口端依次與所述酸化處理單元和液相產物分離單元相連，所述第一氣液分離單元的氣體出口端依次與第一干燥系統和氣相產物分離單元相連。