[发明专利]一种电化学还原二氧化碳反应用电解池及应用

权利要求书

1.一种电化学还原二氧化碳反应用电解池的应用，其特征在于：所述电解池适用于在电解质水溶液进行二氧化碳电化学还原反应；电解池包括阴极室、阳极室(2)；阴极室分为上下两个腔体(1’，1)，下腔体(1)为上端开口的容器，上腔体(1’)为下端开口的容器，上腔体(1’)置于下腔体(1)的上方，于两个腔体(1，1’)的开口端均设有第一法兰盘，两个腔体通过第一法兰盘连接；工作电极位于上下两个腔体开口端的第一法兰盘之间，第一法兰盘两侧分别与上下两个腔体(1’，1)相连通；参比电极通过Luggin毛细管伸入阴极室的上腔体内，位于上腔体内的Luggin毛细管的末端位于工作电极正上方5～20mm；

于下腔体(1)上设有二氧化碳气体入口，二氧化碳气体从下腔体(1)流经工作电极后进入上腔体(1’)，于上腔体(1’)上设有二氧化碳气体出口；

于上腔体(1’)上设有阳离子入口，于阳极室上设有阳离子出口，于阳离子入口和阳离子出口处均设有第二法兰盘，阳极室与阴极室通过第二法兰盘连接；

对电极置于阳极室内，于两个第二法兰盘之间设有聚合物电解质膜，聚合物电解质膜的两侧分别与上腔体(1’)和阳极室相连通，即位于法兰盘之间的聚合物电解质膜连通阴极室和阳极室；

所述工作电极为多孔气体扩散电极。

2.根据权利要求1所述的电化学还原二氧化碳反应用电解池的应用，其特征在于：二氧化碳气体出口通过气液分离器(3)、气体循环泵、气体流量计与二氧化碳气体入口相连接。

3.根据权利要求2所述的电化学还原二氧化碳反应用电解池的应用，其特征在于：于气液分离器(3)与气体流量计间的连接管路上设有两个分支管路，一个分支管路经球阀与检测仪器的入口相连，另一个分支管路经球阀与二氧化碳气源相连。

4.根据权利要求1所述的电化学还原二氧化碳反应用电解池的应用，其特征在于：阴极室上下两个腔体的第一法兰盘与工作电极相接触面上刻有环形的用于安放密封元件的凹槽，其中安放有密封元件，用于对工作电极进行密封，并防止气体和电解液渗漏。

5.根据权利要求1所述的电解池的应用，其特征在于：反应气体CO₂可以循环使用；反应气体CO₂从阴极室的下腔体进入阴极室，流经工作电极发生电化学还原反应后，尾气与气相反应产物向上腔体传输，从上腔体排出，经过气液分离器后，可定期进行尾气收集与检测，也可返回阴极室进行循环使用。

6.根据权利要求2或3所述的电解池的应用，其特征在于：电解池在常温常压下使用；气液分离器内温度低于室温5-50摄氏度，用于快速冷却来自阴极室上腔体尾气中的液体。

7.根据权利要求1所述的电解池的应用，其特征在于：阴极室、阳极室以及法兰盘采用透明材料制成，透明材料包括硅酸盐玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯，聚对苯二甲酰三甲基己二胺中的一种。

8.根据权利要求1所述的电解池的应用，其特征在于：电极周边用具有密封功能的边框材料进行封装处理，边框材料的形状和尺寸与第一法兰盘的法兰对接面相同；

工作电极的集流功能是通过与工作电极紧密压合的集耳实现的；集耳材料是铜材料或铝材料中的一种。

9.根据权利要求4所述的电解池的应用，其特征在于：所述的密封元件为环形，环形的内环尺寸略大于工作电极的外边缘，厚度以能够有效防止气体和电解液渗漏为宜；

所述的密封元件，应耐受弱酸、中性或弱碱电解质溶液的腐蚀，材质是硅橡胶、丁腈橡胶中的一种。