[发明专利]一种电还原二氧化碳的电解池

说明书

本发明公开了一种电还原二氧化碳的电解池。该电解池设置有绝缘板，其具有相对设置的第一绝缘面和第二绝缘面以及贯穿两者的用于放置工作电极的中空腔，且绝缘板周壁上设置有延伸至其内部，并与中空腔连通的放置孔，放置孔内放置有参比电极并填充有盐桥；并在第一电极面上设置阳极反应槽，溶液电极板与阳极极板间设置隔膜，通过上述设置有效降低了工作电极与参比电极、工作电极和对电极之间的距离，降低了槽电压；再通过设置溶液电极板，其上设置有贯穿其的、具有相对设置的第一开口端和第二开口端的电解液腔体，该电解液腔体体积小，降低了电解质溶液的使用量，进而提高了液相产物的有效浓度，有利于分析检测CO₂电化学还原反应液相产物。

技术领域

本发明属于二氧化碳电化学技术领域，具体涉及一种电还原二氧化碳的电解池。

背景技术

随着全球经济的发展，对能源的需求日益增长，石油、天然气和煤炭等化石燃料的大量燃烧所引起的“温室效应”已成为全球气候变暖的主要原因。截止2015年，世界CO₂总排放量已达3.53×10¹⁰t，其中中国CO₂排放量达1.03×10¹⁰t。围绕二氧化碳过度排放问题，如何吸收与转化CO₂已成为当前研究的热点。而电催化转化技术由于具有系统结构简单、环境友好和反应条件温和等优势而备受关注。该技术能使CO₂在电场作用下，被还原生成CO、CH₄、C₂H₄等气相产物及甲酸、乙醇等液相产物。目前的研究主要集中在电极材料和电解质溶液的优选上，而对于新型电解池的研究则少有报道。

目前，常见的电解池主要以单室或双室型电解池(H型电解池)为主，在单室型电解池中，液相产物(如甲酸等)会扩散到阳极而被氧化消耗，这不仅会影响液相产物的检测，还会导致目标产物法拉第效率降低。因此，实验室通常采用H型电解池作为主要电还原二氧化碳的装置，其包括阳极室、阴极室以及将两者分开的质子交换膜，从而降低产物在阳极室与阴极室间的扩散。诸如中国专利文献CN 204097577A公开了一种电化学还原二氧化碳反应用电解池。该电解池包括阳极室、阴极室和气液分离器，阳极室可分为上下两个腔体，下腔体为上端开口的容器，上腔体置于下腔体的上方，与两个腔体的开口端均设有第一法兰盘，两个腔体通过第一法兰盘连接，工作电极位于上下两个腔体开口端的第一法兰盘之间。

上述电解池中，CO₂从阴极室的下腔体进入阴极室，流经多孔气体扩散电极发生电化学还原反应，相当于气体CO₂直接与电极表面接触，从而增大了工作电极表面二氧化碳的浓度，提高了CO₂的转化率。但是，反观其整体结构，其工作电极与参比电极、工作电极与对电极之间相距较远，增加了两者间的离子电阻，提高了电解池的槽电压。同时阳极室分为上下两个腔体，导致其电解池体积较大，增大了电解质溶液的使用量，降低了液相产物的有效浓度。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有电还原二氧化碳的电解池存在槽电压高、液相产物的有效浓度低的缺陷，进而提供了一种槽电压低、液相产物的有效浓度高的电还原二氧化碳的电解池。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所提供的电还原二氧化碳的电解池，包括阴极组件、阳极组件以及分割两者的隔膜；

所述阴极组件包括工作电极；以及，

所述阳极组件包括具有相对设置的第一电极面和第二电极面的阳极极板，还包括，

绝缘板，具有相对设置的第一绝缘面和第二绝缘面以及贯穿两者的用于放置所述工作电极的中空腔，且所述绝缘板周壁上设置有延伸至其内部，并与所述中空腔连通的放置孔，所述放置孔内放置有参比电极并填充有盐桥；盐桥用来连接工作电极和参比电极。