[发明专利]一种电化学制备氢氧化镁联产碳酸镁的装置及其方法

摘要

本发明涉及一种用于电化学矿化CO2制备碳酸镁的制备方法，该方法采用电化学矿化CO2制备碳酸镁的装置。该装置采用O2扩散电极为阴极，钛基PbTe@PbS/TNAs电极为阳极，0.5～1.0mol.L‑1硫酸镁和0.5～1.0mol.L‑1硫化铵水溶液分别为阴极室和阳极室电解液，阳极室和阴极室用Nafion阳离子交换膜分隔，电解液温度10～70℃，阴极载氧气体流量10～50mL.cm‑2.min‑1，氧气浓度为21～99％，阴极室pH值为9～12，阴极电流密度为20～100mA.cm‑2。

主权项

1.一种电化学矿化CO2制备碳酸镁的装置和方法，其特征在于：电化学矿化CO2制备碳酸镁的装置为阳离子膜电解槽，包括槽体、氧气气体扩散电极（阴极）、钛基PbTe@PbS/TNAs阳极、Nafion阳离子交换膜、搅拌器和稳压直流电源等；阴极采用气体扩散电极，即多孔钛片（300~500目）为基底，通过表面浸渍和化学还原负载Pt纳米粒子的复合电极，Pt的负载量为0.5~2.0 mg.cm‑2，以载氧气体为牺牲试剂，显著降低阴极反应的过电位；阳极采用钛基PbTe@PbS/TNAs (TNAs 为TiO2纳米管阵列)纳米结构电极，以S2‑离子为牺牲试剂，在利用低位工业废热（低于200 °C）的同时，显著降低了S2‑离子氧化的过电位，进而大幅度降低阳极反应的过电位；电解过程中，阳极反应使S2‑离子的化，阴极反应使O2还原，阴极室和阳极室用Nafion 阳离子交换膜分隔，避免阴极室产生的OH‑离子向阳极室迁移，借助O2还原与S2‑氧化的耦合显著降低电化学过程的电能消耗；阳极室工作温度在10~70 °C， 可有效利用低位工业废热（低于200℃），其热效率为40~50%，综合电耗1.2~2.4 kWh. kg‑1 MgCO3, 法拉第效率90~99%， 能量效率85~95%。