[发明专利]一种阴阳极两侧反向流动的大尺寸电催化二氧化碳反应器

说明书

本发明公开了一种阴阳极两侧反向流动的大尺寸电催化二氧化碳反应器，包括主壳体，主壳体中间安装有组合式极板机构；组合式极板机构包括左右对称分布的密封侧板，两个密封侧板之间交错分布有阳极板和阴极板，阳极板和阴极板之间设有双极膜板，双极膜板表面均布有催化剂；阴极板和双极膜板顶端之间安装有进气密封壳体，进气密封壳体上方安装有进气集气壳体；阴极板和双极膜板底端之间安装有出气密封壳体，出气密封壳体下方安装有出气集气壳体。本发明通过大尺寸、组合式反应器设计，不仅能够稳定运行和大规模运用，通过水与二氧化碳的方向流动，进一步保证了二氧化碳的电解反应效率。

技术领域

本发明属于二氧化碳电解领域，尤其涉及一种阴阳极两侧反向流动的大尺寸电催化二氧化碳反应器。

背景技术

为应对气候变化、达到“双碳”目标，将二氧化碳进行电催化还原成一氧化碳、甲醇、甲酸等燃料是一种很有前景的方案，可实现二氧化碳的资源化利用和洁净能源电能的有效存储，大大提高太阳能、风能等新能源发电系统的消纳能力，实现绿色的碳循环。

二氧化碳的催化转化技术包括光催化、热催化、酶催化、等离子体催化和电催化。其中光催化的转化效率太低；热催化需要高温高压的苛刻条件且特定目标产物的选择性低；酶催化对反应的微环境要求较高，所需的辅酶成本也高；等离子体催化虽然能够达到很高的转化率，但能源效率很低；电催化二氧化碳能在常温常压的水溶液中进行，不需要复杂的反应装置，可利用可再生的电能实现温和条件下的二氧化碳还原过程，显示出其独特的技术优势，有利于实现大规模的实际应用。

目前的电催化还原二氧化碳反应器多处于实验室阶段，且采用单个阴阳极板形成简单的电解结构，尺寸小、效率和产量都很低，难以推广至大规模工业应用；不仅如此，阴阳极板之间充满通向流动的水和二氧化碳混合液时，较大的间距给实际电解效率带来了一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种阴阳极两侧反向流动的大尺寸电催化二氧化碳反应器。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种阴阳极两侧反向流动的大尺寸电催化二氧化碳反应器，包括主壳体，主壳体中间安装有组合式极板机构；

组合式极板机构包括左右对称分布的密封侧板，两个密封侧板之间交错分布有阳极板和阴极板，阳极板和阴极板之间设有双极膜板，双极膜板表面均布有催化剂；阴极板和双极膜板顶端之间安装有进气密封壳体，进气密封壳体上方安装有进气集气壳体；阴极板和双极膜板底端之间安装有出气密封壳体，出气密封壳体下方安装有出气集气壳体；

进气密封壳体包括第一密封横梁以及设置在第一密封横梁顶端的第一密封限位板，第一密封横梁底端中央设有第一凹陷槽，第一密封限位板中间开有进气分流腔体，第一密封横梁底端面对称设有两个进气导流槽；进气集气壳体包括进气壳板以及设置在进气壳板中央的进气集气管，进气壳板底部设有与进气集气管相连通的进气集气腔体；

出气密封壳体包括第二密封横梁以及设置在第一密封横梁顶端的第二密封限位板，第二密封横梁顶端中央设有第二凹陷槽，第二密封限位板底面设有支撑卡槽，支撑卡槽两侧开有出气分流腔体，第二密封横梁顶端面对称设有两个出气导流槽；出气集气壳体包括出气壳板以及设置在出气壳板中央的出气集气管，出气壳板顶部设有与出气集气管相连通的出气集气腔体。

进一步地，主壳体前后两侧安装有进气密封板、出气密封板，进气密封板顶端安装有进气歧管，出气密封板顶部安装有出气歧管,主壳体顶部安装有密封顶板，密封顶板中间安装有进线接头,主壳体左右侧顶端对称安装有镜片安装座，镜片安装座中间安装有观察镜；进气密封板底部两端对称安装有二氧化碳排气机构，进气歧管下方安装有二氧化碳进气机构。