[发明专利]一种氮气和二氧化碳气体同步电化学还原合成尿素的方法

权利要求书

1.一种氮气和二氧化碳气体同步电化学还原合成尿素的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

由氮气和二氧化碳气体混合后，经电化学反应后，得到尿素；

所述合成方法的原料中不含有氢气；

所述电化学反应包括两电极电化学反应体系或三电极电化学反应体系；

所述两电极电化学反应体系包括阳极、阴极、隔膜和电解液；

所述阴极的材质包括Zn和Cu中一种或两种组成的合金、Zn和/或Cu的氧化物、或者Zn和/或Cu的氮化物；

所述三电极电化学反应体系包括对电极、工作电极、参比电极、隔膜和电解液；

所述工作电极的材质包括Zn和Cu中一种或两种组成的合金、Zn和/或Cu的氧化物、或者Zn和/或Cu的氮化物；

所述电解液包括磷酸缓冲盐溶液；

所述两电极电化学反应体系的电位区间为1.7V~3.2 V；

所述三电极电化学反应体系的电位区间为-0.5V~-2.0V vs. Ag/AgCl。

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述阳极的材质包括碳和/或铂；

所述隔膜包括质子交换膜。

3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述对电极的材质包括碳和/或铂；

所述参比电极包括银/氯化银参比电极或汞/氧化汞参比电极；

所述隔膜包括质子交换膜。

4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述氮气的压力为0.1~20 Bar；

所述二氧化碳气体的压力为0.1~20 Bar；

所述氮气与二氧化碳气体的体积比为1:1。

5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述合成方法所采用的装置，包括电解反应系统和混气装置；

所述电解反应系统包括电极、隔膜、电解液和电解反应装置；

所述混气装置的混合气出口与所述电解反应系统相连接。

6.根据权利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述电极包括阳极和阴极，或者对电极、工作电极和参比电极；

所述电解液置于电解反应装置中，所述隔膜设置在电解反应装置中，形成阴极区和阳极区，所述阴极设置在阴极区中，所述阳极设置在阳极区；

所述电解液置于电解反应装置中，所述隔膜设置在电解反应装置中，形成阴极区和阳极区，所述工作电极和参比电极设置在阴极区中，所述对电极设置在阳极区；

所述相连接具体为通过管路相连接。

7.根据权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述装置还包括氧气收集装置；

所述氧气收集装置的氧气入口与所述电解反应系统相连接；

所述混气装置的混合气出口管路的进气端位于所述阴极区的电解液液面以下；

所述氧气收集装置的氧气入口管路的进气端位于所述阳极区的电解液液面以上。

8.根据权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述装置还包括二氧化碳气体来源装置、氮气气体来源装置和尾气收集管路中的一种或多种；

所述二氧化碳气体来源装置的出口与所述混气装置的气体入口相连接；

所述氮气气体来源装置的出口与所述混气装置的气体入口相连接；

所述尾气收集管路的进口与所述电解反应系统相连接。

9.根据权利要求8所述的合成方法，其特征在于，所述二氧化碳气体来源装置的出口管路的出口端与所述氮气气体来源装置的出口管路的出口端通过三通相连接，再通过混合气进口管路与所述混气装置的气体入口相连接；

所述尾气收集管路的进口端位于所述阴极区的电解液液面以上，所述尾气收集管路的出口端，与所述二氧化碳气体来源装置的出口管路和/或所述氮气气体来源装置的出口管路，相连接。