[发明专利]一种电解海水制氢联合二氧化碳捕集的方法及装置

说明书

本发明公开了一种电解海水制氢联合二氧化碳捕集的方法及装置，充分利用海水中存在的电解质，在阴阳离子膜的合理布局下产生酸、碱两部分溶液，碱性溶液吸附二氧化碳后利用阳极环境生成的酸性溶液中和，进而将二氧化碳释放出来，实现二氧化碳的捕集，充分利用了电解过程中溶液变化存在的潜能；在电解过程中伴随着绿色能源氢气的生成，进而合理利用再生过程中能量的输入。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳捕集的方法及装置，尤其涉及一种在电解海水 的同时进行二氧化碳捕集的方法及装置，属于环保气体处理技术领域。

背景技术

随着世界工业经济的发展，碳排放所引起的资源与环境问题引起了世界 范围的广泛关注，同时现已证明二氧化碳是造成全球变暖的主要原因。为应 对全球气候变化，减少碳排放已成为世界性的新共识和世界经济的“新常 态”。同时随着氢能的发展，电解水制氢技术也将成为获取氢气的主要途径 之一，同时，全球有12亿人生活在水资源匮乏的地区，淡水资源匮乏也是 全球人民面临的一大问题。

但是由于现有的二氧化碳捕集工艺过程复杂，适用条件严苛，同时再生 过程大量的能量补入也是制约碳捕集技术发展的原因之一；同时现阶段电解 水制氢过程一般主要以产氢气为主要目的，未能充分利用电解过程中溶液变 化存在的潜能，海水资源虽然丰富，但由于其复杂的成分一直难以被有效利 用。

发明内容

本发明针对现有的二氧化碳捕集工艺及电解水制氢过程所存在的不足， 提供一种电解海水制氢联合二氧化碳捕集的方法及装置，该方法及装置能够 充分利用海水中存在的电解质，并且合理利用电解水制氢过程中溶液变化存 在的潜能，在电解海水的同时实现二氧化碳的捕集，避免了现有的二氧化碳 捕集工艺再生过程中需要大量能量补入的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种电解海水制氢联合二氧化碳捕集的方法，包括如下步骤：

(1)电解：向阳极电解槽中注入淡水，向阴极电解槽、介质槽和储氢离子槽中 注入海水，阴极和阳极接通电源后开始电解，阳极电解槽中生成氧气，同时 其内的淡水变为酸性溶液，阴极电解槽中生成氢气，同时其内的海水变为碱 性溶液，分别收集产生的氧气和氢气，待阴极电解槽中的pH达到10以上时 停止电解；

(2)离子及电荷平衡：阳极电解槽中产生的氢离子在渗透压的作用下透过阳离 子交换膜进入储氢离子槽，造成储氢离子槽中阳离子过剩，阴极电解槽中产 生的氢氧根离子造成阴极电解槽中阴离子过剩，介质槽内海水中的电解质透 过阴离子交换膜向储氢离子槽中补充阴离子，同时透过阳离子交换膜向阴极 电解槽中补充阳离子，保持阴极电解槽和储氢离子槽中的电荷平衡；

(3)CO₂的吸收：烟气经除尘后通入阴极电解槽中，烟气中的CO₂被阴极电 解槽中的碱性溶液反应吸收，直至吸收饱和后停止通入烟气；

(4)CO₂的释放：将阴极电解槽内的碱性溶液和储氢离子槽内的酸性溶液导出 后混合，发生中和反应，被吸收的CO₂得到释放，收集捕集到的CO₂；

(5)循环：向阳极电解槽中补充淡水，向阴极电解槽、介质槽和储氢离子槽中 补充海水，重复步骤(1)-(4)，实现烟气中CO₂的持续捕集。

进一步，所述阴极和阳极均为惰性电极，优选的，阴极和阳极均为石墨 电极。

本发明提供的方法的有益效果是：

1)利用电解海水制氢技术，充分利用海水中存在的电解质，在阴阳离 子膜的合理布局下产生酸、碱两部分溶液，碱性溶液吸附二氧化碳后利用阳 极环境生成的酸性溶液中和，进而将二氧化碳释放出来，实现二氧化碳的捕 集，充分利用了电解过程中溶液变化存在的潜能；