[发明专利]一种温度可控的二氧化碳电解装置

说明书

本发明公开了一种温度可控的二氧化碳电解装置，属于二氧化碳电化学转化技术领域。所述二氧化碳电解装置包括依次排列的阴极集流体、阴极流场板、阴极板、离子聚合物隔膜、阳极板、阳极流场版和阳极集流体；所述阴极流场板和阳极流场板的内部均沿阴极流场板板长方向平行设有热电偶和加热棒，热电偶和加热棒通过导线与电解装置外部的温度控制器连接；所述装置还包括阴极电解液供应单元、阳极电解液供应单元以及气体供应单元，阴极电解液和阳极电解液通过加热搅拌水浴锅控温。通过本发明所述装置可以实现电解二氧化碳时不同催化剂最佳温度的测定，通过优化温度提高CO₂电解性能。

技术领域

本发明涉及一种温度可控的二氧化碳电解装置，属于二氧化碳电化学转化技术领域。

背景技术

二氧化碳电化学转化：由于化石燃料的大量使用，近几十年来，全球大气二氧化氮浓度大幅升高，对全球气候和环境带来了巨大的影响。为应对二氧化碳排放带来的全球变暖问题，寻找高效可靠的方法将二氧化碳进行转化成为日益迫切的话题。其中利用清洁可再生电能将二氧化碳转化为燃料或化学品被认为是一种十分具有前景的方法。

二氧化碳电解装置：二氧化碳电解装置是二氧化碳电化学转化发生的场所。二氧化碳和阴极溶液在阴极发生反应，生成氢气，一氧化碳，甲酸，甲烷，甲醇，甲烷，乙酸，乙醇，乙烯，乙烷等产物。阳极溶液在阳极发生反应，生成氧气。

目前使用的二氧化碳电解装置主要在室温下工作，提高温度有利于导电性和传质过程的提高，不同催化剂有不同的最优反应温度，适当的调控温度有利于提高反应性能。

发明内容

本发明提供了一种温度可控的二氧化碳电解装置。

一种温度可控的二氧化碳电解装置，所述二氧化碳电解装置包括依次排列的阴极集流体、阴极流场板、阴极板、离子聚合物隔膜、阳极板、阳极流场版和阳极集流体，其中，阴极板和离子聚合物隔膜之间构成阴极液体腔，阳极板和离子聚合物隔膜之间构成阳极液体腔；

所述阴极流场板的内部沿阴极流场板板长方向平行设有阴极热电偶和阴极加热棒，阴极热电偶和阴极加热棒通过导线与电解装置外部的阴极温度控制器连接；所述阳极流场板的内部沿阳极流场板板长方向平行设有阳极热电偶和阳极加热棒，阳极热电偶和阳极加热棒通过导线与电解装置外部的阳极温度控制器连接；

阴极液体腔的一端与阴极电解液供应单元连接，另一端与液体收集罐a连接；阳极液体腔的一端与阳极电解液供应单元连接，另一端与液体收集罐b连接；阴极流场板的一端与气体供应单元连接，另一端与气相色谱连接。

进一步地，上述技术方案中，所述气体供应单元包括气瓶和控制气瓶中二氧化碳气体流出量的气体流量控制器；在连接气瓶和阴极流场板之间的管路上还设有压力表。

进一步地，上述技术方案中，所述阴极电解液供应单元包括储存罐a和加热储存罐a的加热搅拌水浴锅a，以及位于储液罐a和阴极流场板之间管路上的液体泵a；所述阳极电解液供应单元包括储存罐b和加热储存罐b的加热搅拌水浴锅b，以及位于储液罐b和阳极流场板之间管路上的液体泵b。

进一步地，上述技术方案中，所述气体供应单元、阴极电解液供应单元和阳极电解液供应单元位于电解装置的同侧。

进一步地，上述技术方案中，所述二氧化碳电解装置还包括电源，电源的两极分别连接阴极集流体和阳极集流体。

进一步地，上述技术方案中，温度控制器和加热搅拌水浴锅设定的加热温度相同，为303-373K。

进一步地，上述技术方案中，所述阴极板为气体扩散电极，电极表面涂有阴极催化剂，如Fe-N-C，Ni-N-C，酞菁钴，金，银，钯，铜，锡，铟等，催化剂载量在0.1～3mg cm^-2。

进一步地，上述技术方案中，所述阳极板表面涂有氧析出催化剂，如铱黑，铂等，催化剂载量在0.1～3mg cm^-2。