[发明专利]使用电解系统电解还原二氧化碳时提高二氧化碳转化率的方法

权利要求书

1.使用电解系统电解还原二氧化碳时提高二氧化碳转化率的方法，所述的电解系统包括直流电源、电解池，以及用于加热电解池的加热单元；

所述电解池是固体氧化物电解池；所述电解池以阴极为支撑层，呈上下分布结构，即，所述电解池中，阳极层、电解质层以及活性阴极层沿厚度方向上下层叠；活性阴极层包括第一活性阴极层与第二活性阴极层，第一活性阴极层位于阴极支撑层的上表面，第二活性阴极层位于阴极支撑层的下表面；电解质层包括第一电解质层与第二电解质层，第一电解质层位于第一活性阴极层的上表面，第二电解质层位于第二活性阴极层的下表面；阳极层包括第一阳极层与第二阳极层，第一阳极层位于第一电解质层的上表面，第二阳极层位于第二电解质层的下表面；并且，阴极支撑层设置用于燃料气体流通的孔道；

所述第一阳极层与第二阳极层通过连接件导电连接，所述阴极支撑层、第一活性阴极层与第二活性阴极层通过集流件导电连接；直流电源的正极与所述连接件导电连接，负极与所述集流件导电连接；

其特征是：加热单元加热电解池，使电解池的温度达到600℃以上，将催化剂加入所述孔道，第一阳极层与第二阳极层与空气相接触，将二氧化碳和水的混合气体通入所述孔道，开启直流电源，发生电解还原，获得CO与H₂；

所述催化剂以γ-Al₂O₃为载体，Cu原子与Fe原子吸附在载体表面，记作CuFe/Al₂O₃；所述孔道中还通入还原性保护气体；所述还原性保护气体包括H₂和/或CO；还原性保护气体的体积含量为5%～30%；

所述催化剂的制备方法包括如下步骤：

（1）称取一定质量的三水硝酸铜和九水硝酸铁结晶水合物放入烧杯中，加适量的去离子水搅拌使其充分溶解，得到前驱体溶液；

（2）采用多孔的γ-Al₂O₃作为载体，称取一定质量的γ-Al₂O₃加入到所述前驱体溶液中，使Cu²⁺、Fe³⁺吸附于γ-Al₂O₃表面，然后干燥处理，蒸发溶剂；

（3）将步骤（2）处理后得到的干燥产物进行热处理，然后通入适量的H₂进行还原处理，降温后取出，得到CuFe/Al₂O₃；

将步骤（3）得到的产物研磨形成粉末，对粉末施加一定的压力，并保压一定时间，之后取出进行破碎、过筛滤，得到小颗粒。

2.如权利要求1所述的使用电解系统电解还原二氧化碳时提高二氧化碳转化率的方法，其特征是：所述的步骤（3）中，热处理温度为600-700℃。

3.如权利要求1所述的使用电解系统电解还原二氧化碳时提高二氧化碳转化率的方法，其特征是：所述第一电解质层与第一阳极层之间设置第一阻隔层，所述第二电解质层与第二阳极层之间设置第二阻隔层。

4.如权利要求1所述的使用电解系统电解还原二氧化碳时提高二氧化碳转化率的方法，其特征是：所述第一电解质材料为YSZ、SSZ、LSGM中的一种或者几种。

5.如权利要求1所述的使用电解系统电解还原二氧化碳时提高二氧化碳转化率的方法，其特征是：所述第二电解质材料为YSZ、SSZ、LSGM中的一种或者几种。

6.如权利要求1所述的使用电解系统电解还原二氧化碳时提高二氧化碳转化率的方法，其特征是：所述第一活性阴极层材料为Ni-YSZ、LSM-YSZ、LSCF-YSZ中的一种或者几种。

7.如权利要求1所述的使用电解系统电解还原二氧化碳时提高二氧化碳转化率的方法，其特征是：所述第二活性阴极层材料为Ni-YSZ、LSM-YSZ、LSCF-YSZ中的一种或者几种。

8.如权利要求3所述的使用电解系统电解还原二氧化碳时提高二氧化碳转化率的方法，其特征是：所述第一阻隔层为GDC。