[发明专利]一种捕集CO2

说明书

本发明公开了一种捕集CO₂的熔融卤化物电解液及其用途，电解液由含有辅助剂的卤化锂或其与碱金属或碱土金属卤化物熔融混合组成，所述的辅助剂为金属磷酸盐、金属硼酸盐、金属硅酸盐、金属钒酸盐中的任意一种或几种混合物；本发明以金属或非金属材料为阴极，惰性材料为阳极；采用熔盐电解装置；将含有CO₂的气体(比如工业烟气等)通入含辅助剂的熔融电解质中，在400‑650℃的温度范围内进行电解，可选择性制得碳产物或CO。本发明的有益效果是：方法工艺简单，CO₂捕集效率和转化效率高，适用于含有不同浓度CO₂的气氛，电解能耗低，适用的熔融卤化物电解液种类多，碳产物和CO的分布比例可调控。

技术领域

本发明属于电化学领域，涉及一种熔盐电解液技术，具体涉及一种捕集CO₂的熔融卤化物电解液及其用途。

背景技术

近年来，熔盐电解二氧化碳技术是一种颇具市场应用前景的CO₂高附加值利用技术，由于还原产物对碳的选择性较高，因此调控碳产物微观结构、提高碳产物品质性能是该技术的焦点。传统方法通过控制电解条件、使用不同电极材料、分段式电解等途径实现CO₂转化碳纳米管。一方面，这些方法工序较为复杂，能耗较大，制备条件受限于电解温度、电极材料等特定的电解参数；另一方面，熔盐电解制备CO往往依靠提高电解温度来实现，如何调控CO₂还原产物的选择性、拓展还原产物类型尚未报道。因此，在更温和的条件下实现高电流密度、高效电解CO₂，高选择性制备多种还原产物仍是一项巨大挑战。

发明内容

为了在更温和的条件下实现高电流密度、高效电解CO₂，并选择性制备多种还原产物，本发明提供了一种捕集CO₂的熔融卤化物电解液及其用途，在该电解液中电解CO₂可以在更低槽压、更大电流密度下选择性获取碳产物或CO。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种捕集CO₂的熔融卤化物电解液，其特征在于：至少由辅助剂和卤化锂熔融混合组成，所述的辅助剂为金属磷酸盐、金属硼酸盐、金属硅酸盐、金属钒酸盐中的任意一种或几种混合物。本发明辅助剂用于捕集CO₂，有利于提高CO₂在熔融卤化物电解液中的溶解度。

进一步地，组成所述熔融卤化物电解液的熔融混合物中还包括碱金属或碱土金属卤化物。

进一步地，所述碱金属或碱土金属卤化物为NaF、KF、CaF₂、BaF₂、MgF₂、NaCl、KCl、CaCl₂、BaCl₂和MgCl₂中的任意一种或者几种的混合组成。

进一步地，所述卤化锂为LiF和/或LiCl。

进一步地，所述辅助剂在熔融卤化物电解液中的浓度为0.01mol％～10mol％。

本发明还提供一种上述任意一项所述的熔融卤化物电解液的用途，其特征在于：作为CO₂的捕集剂和熔融电解质，选择性制得碳产物或CO。

本发明还提供一种利用上述任意一项所述的熔融卤化物电解液制备碳产物或CO的方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述熔融卤化物电解液作为电解质，以金属或非金属材料为阴极，惰性材料为阳极，采用熔盐电解池，将含有CO₂的气体(比如烟气等)通入含辅助剂的熔融电解质中，在400-650℃的温度范围内进行电解，选择性制得碳产物或CO。

进一步地，所述阳极为二氧化锡陶瓷电极、石墨电极、镀铂钛贵金属涂层电极以及镍、铁、铜、铬、铝及其合金的金属基氧化物涂层电极中的任意一种。