[发明专利]高效制备合成气的熔盐电解技术

说明书

本发明公开了一种高效制备合成气的熔盐电解技术，其使用含添加剂的碱金属/碱土金属的碳酸盐/卤化物/氢氧化物盐及其混合体作为熔融电解质；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和H₂O的气体(比如工业烟气等)通入含添加剂的熔融电解质中，在200‑800℃的温度范围内进行电解，可制得合成气(CO和H₂)。本发明的方法工艺简单，电解能耗低，电解体系绿色无污染，添加剂物化性质稳定，适用的气体浓度范围广，可在更温和的条件下将含CO₂和H₂O的气体高通量转化为合成气。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体是指一种高效制备合成气的熔盐电解技术。

背景技术

近年来，熔盐电解二氧化碳技术由于可以实现温室气体CO₂的高附加值利用，因此在高效高通量转化CO₂方面受到广泛关注，是一种颇具市场应用前景的资源化转化技术。其中，拓展产物种类、调控产物选择性、提高产物附加值逐渐成为该技术的研究焦点。受限于获取CO产物的热力学条件，熔盐电解CO₂的产物主要为碳材料；另外，考虑到工厂排放的实际烟气中通常含有H₂O，利用熔盐电解技术将CO₂与H₂O进行共电解还可以获取合成气。

上述方法存在以下几个问题和挑战：一方面，调控产物选择性的方法往往依赖控制电解温度或电解质组成，不易获得预期效果；另一方面，获取合成气时还原产物中往往发现积碳，影响产物的分布和电流效率。因此，在更适宜的电解条件下利用熔盐电解技术制备合成气仍是一个巨大的挑战。

发明内容

为了在更温和的条件下高效获取合成气，本发明提供了一种高效制备合成气的熔盐电解技术，利用该技术可以在更低的电解温度、更低的槽压以及更高的电流效率条件下得到合成气，并且该方法适用的电解质种类较多，为熔盐电解CO₂技术提供更多选择。

为实现上述目的，本发明提供的一种高效制备合成气的熔盐电解技术，其使用含添加剂的碱金属/碱土金属的碳酸盐/卤化物/氢氧化物盐及其混合体作为熔融电解质；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和H₂O的气体(比如工业烟气等)通入含添加剂的熔融电解质中，在200-800℃的温度范围内进行电解，可制得合成气(CO和H₂)。

作为优选方案，所述的碱金属或碱土金属碳酸盐为Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、CaCO₃、BaCO₃或/和MgCO₃中的任意一种或者多种的混合。

进一步地，所述的碱金属或碱土金属卤化物为LiF、NaF、KF、CaF₂、MgF₂、BaF₂、LiCl、NaCl、KCl、CaCl₂、BaCl₂或/和MgCl₂中的任意一种或者多种的混合。

更进一步地，所述的碱金属或碱土金属氢氧化物盐为LiOH、NaOH、KOH、Ca(OH)₂、Ba(OH)₂或/和Mg(OH)₂中的任意一种或者多种的混合。

更进一步地，所述的添加剂为金属磷酸盐、金属硼酸盐、金属硅酸盐或/和金属钒酸盐中的任意一种或多种混合物，其在熔融电解质中具有一定溶解度，可以捕获CO₂和H₂O；其浓度范围为0.01mol％～20mol％。