复合电解液和电解二氧化碳制合成气装置的制作方法

    专利查询2026-09-19  16


    本申请涉及电化学相关,具体涉及一种复合电解液和电解二氧化碳制合成气装置。


    背景技术:

    1、二氧化碳等温室气体的排放是造成全球气候变暖的主要原因,因此减少co2排放是缓解全球气候变暖的有效措施。碳捕集、利用与封存技术(ccus)是目前大幅度减少co2排放的有效策略,其中直接对co2加以利用可以实现永久性减排(the technological andeconomic prospects for co2 utilization and removal.nature,2019,575,87–97)。利用电化学还原方法,结合太阳能和风能等清洁能源,将co2电化学还原转化为合成气等有价值的化学品,具有反应条件简单、转化效率高的特点,被认为是最具大规模工业化应用潜力的方法之一(an industrial perspective on catalysts for low-temperature co2electrolysis.nat.nanotechnol.2021,16,118–128)。

    2、在电化学还原co2的过程中,催化剂和电解液起决定性作用,不同的催化剂会使电化学还原co2的反应路径不同从而生成不同的产物,改进的电解液可以提高co2捕集效率,进而降低电解二氧化碳的总体能耗。


    技术实现思路

    1、有鉴于此,本申请的实施例致力于提供一种复合电解液和电解二氧化碳制合成气装置,以降低电解二氧化碳的总体能耗。

    2、本申请提供一种复合电解液,其特征在于,包括:电解液添加剂、基础电解溶液;

    3、其中,所述电解液添加剂包括:有机胺、氨基酸、烷醇胺、碳酸酐酶、离子液体、氨基硅烷、哌嗪中的至少一种。

    4、在一些实施例中,所述电解液添加剂的浓度为0.002wt%-10.0wt%;

    5、在一些实施例中,所述电解液添加剂的工作电流密度为5ma cm-2-400ma cm-2;

    6、优选的,所述电解液添加剂的工作电流密度为50ma cm-2-200ma cm-2。

    7、在一些实施例中,所述电解液添加剂的工作温度为5℃-100℃;

    8、优选的,所述电解液添加剂的工作温度为40℃-70℃。

    9、在一些实施例中,所述有机胺为:醇胺类,脂肪胺类,酰胺类,脂环胺类,芳香胺类;

    10、所述醇胺类主要包括:单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺;

    11、所述氨基酸为:甘氨酸、谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天门冬酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸;

    12、所述离子液体为:1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、(三乙烯四胺)溴;

    13、所述氨基硅烷为:3-氨丙基三乙氧基硅烷、二甲基氨基三甲基硅烷。

    14、在一些实施例中,所述基础电解溶液包括碳酸钾水溶液;

    15、或所述基础电解溶液包括:碳酸氢钾水溶液。

    16、本申请提供一种电解二氧化碳制合成气装置,包括:

    17、两腔室流动电解槽,具有第一腔室和第二腔室;

    18、设置在第一腔室和第二腔室之间且分割第一腔室和第二腔室的隔膜;

    19、设置在第一腔室的阴极催化剂;

    20、设置在第二腔室的阳极催化剂;

    21、驱动管道设备,用于驱动复合电解液分别流经第一腔室和第二腔室。

    22、其中,所述复合电解液为权利要求1至6任一项所述的复合电解液。

    23、在一些实施例中,所述阴极催化剂为镍银催化剂;

    24、所述阳极催化剂为氧化铱催化剂;

    25、所述隔膜为阳离子交换膜。

    26、在一些实施例中,驱动管道设备包括:第一管道支路和第二管道支路;

    27、所述第一管道支路的第一端连接第一腔室的液体出口处,所述第一管道支路上串联有第一复合电解液存储装置和二氧化碳富集装置,所述第一管道支路的第二端连接第一腔室的液体入口处;所述第一复合电解液存储装置,用于存储复合电解液;所述第一管道支路上还设置有循环泵,用于驱动所述复合电解液,通过第一管道支路,在第一复合电解液存储装置、二氧化碳富集装置和第一腔室内流动;

    28、所述第二管道支路的第一端连接第二腔室的液体出口处,所述第二管道支路上串联有第二复合电解液存储装置,所述第二管道支路的第二端连接第二腔室的液体入口处;

    29、所述第二复合电解液存储装置,用于存储复合电解液;

    30、所述第二管道支路上还设置有循环泵,用于驱动所述复合电解液在第二管道支路和第二腔室内流动。

    31、在一些实施例中,所述二氧化碳富集装置为co2吸收塔。

    32、本申请所提供的一种复合电解液,包括:电解液添加剂、基础电解溶液;其中,所述电解液添加剂包括:有机胺、氨基酸、烷醇胺、碳酸酐酶、离子液体、氨基硅烷、哌嗪中的至少一种。如此设置,本申请提供的复合电解液的有益效果主要体现在以下几个方面:提高二氧化碳的吸收富集效率:通过在基础电解溶液中添加电解液添加剂,可以显著提高对二氧化碳的吸收速率,从而加快二氧化碳的富集过程。降低电解电压:加入电解液添加剂后,可以降低电解二氧化碳制合成气所需的电解电压,这意味着在电解过程中需要的电能减少。提高电解槽的利用率:由于电解电压的降低,电解槽在相同的电能输入下可以更高效地运作,提高了电解槽的整体利用率。降低电解能耗:由于电解电压的降低,电解过程所需的能量减少,从而降低了整体的能耗,这对于大规模工业化生产具有重要意义。节省生产成本:能耗的降低直接关联到生产成本的减少,使得单位合成气的生产成本更低,提高了经济性。推进产业化进程:通过提高效率和降低成本,该技术有助于推动电解二氧化碳制合成气技术的商业化和产业化。环境效益:通过有效利用二氧化碳,减少了这种温室气体的排放,有助于缓解全球气候变暖问题。促进清洁能源的利用:该技术可以与太阳能、风能等清洁能源结合使用,进一步提高整个系统的环保性和可持续性。提高产品合成气的质量和产量:通过提高电解效率,不仅可以降低成本,还可以提高合成气的产量和质量,满足不同工业应用的需求。



    技术特征:

    1.一种复合电解液,其特征在于,包括:电解液添加剂、基础电解溶液;

    2.根据权利要求1所述的复合电解液,其特征在于,所述电解液添加剂的浓度为0.002wt%-10.0wt%;

    3.根据权利要求1所不是述的复合电解液,其特征在于,所述电解液添加剂的工作电流密度为5ma cm-2-400ma cm-2;

    4.根据权利要求1所述的复合电解液,其特征在于,所述电解液添加剂的工作温度为5℃-100℃;

    5.根据权利要求1所述的复合电解液,其特征在于,所述有机胺为:醇胺类,脂肪胺类,酰胺类,脂环胺类,芳香胺类;

    6.根据权利要求1所述的复合电解液,其特征在于,所述基础电解溶液包括碳酸钾水溶液;

    7.一种电解二氧化碳制合成气装置,其特征在于,包括:

    8.根据权利要求7所述的电解二氧化碳制合成气装置,其特征在于,所述阴极催化剂为镍银催化剂;

    9.根据权利要求7所述的电解二氧化碳制合成气装置,其特征在于,驱动管道设备包括:第一管道支路和第二管道支路;

    10.根据权利要求9所述的电解二氧化碳制合成气装置,其特征在于,所述二氧化碳富集装置为co2吸收塔。


    技术总结
    本申请涉及电化学相关技术领域,具体涉及一种复合电解液和电解二氧化碳制合成气装置。其中,复合电解液包括:电解液添加剂、基础电解溶液;其中,所述电解液添加剂包括:有机胺、氨基酸、烷醇胺、碳酸酐酶、离子液体、氨基硅烷、哌嗪中的至少一种。电解二氧化碳制合成气装置包括:两腔室流动电解槽,具有第一腔室和第二腔室;设置在第一腔室和第二腔室之间且分割第一腔室和第二腔室的隔膜;设置在第一腔室的阴极催化剂;设置在第二腔室的阳极催化剂;驱动管道设备,用于驱动复合电解液分别流经第一腔室和第二腔室。

    技术研发人员:康鹏,张在磊,汪秀萍,文尧顺,殷扬帆,张鹏,张焱,高利孝
    受保护的技术使用者:碳能科技(北京)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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