[发明专利]电化学还原二氧化碳的方法及装置

说明书

本发明涉及一种用于电化学还原二氧化碳以制备高浓度甲酸盐的方法及用于电化学还原二氧化碳以制备上述高浓度甲酸盐的装置。

技术领域

本发明涉及一种电化学还原二氧化碳以制备高浓度甲酸盐的方法及用于电化学还原二氧化碳以制备上述高浓度甲酸盐的装置。

背景技术

以地球上的碳为基础的物质以多种形式形成碳循环，并维持一定的量而构成均衡。但是，由于形成碳循环的物质中的一个即大气中二氧化碳(CO₂)的增加，这种均衡逐渐被打破。根据由美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and AtmosphericAdministration，NOAA)提供的大气中二氧化碳浓度变化趋势的报告，在产业化之前大气中二氧化碳浓度维持在约280ppm(parts per million，百万分率)的水平，但在产业化之后以几何级数的速度增加，1989年大气中二氧化碳浓度超过了约350PPM，其后也不断增长，到了2012年5月大气中二氧化碳浓度不仅超过了最大上限即约400PPM，而且以2014年4月为基准，一个月内平均维持在约400PPM。

大气中二氧化碳浓度的增加原因在于产业化之后增加的二氧化碳排放量，在1965年(约120亿吨)首次进行二氧化碳排放量的观测之后其排放量持续增加，以2012年为基准每年约340亿吨以上的二氧化碳被排放到大气中，在目前大部分能量依赖于化石燃料的结构下被预测为二氧化碳排放量将会持续增加。

这种二氧化碳排放问题不仅仅是其它国家的问题。韩国对二氧化碳排放量的影响也不小，根据对欧洲委员会的联合研究中心(Joint Research Centre，JRC)和荷兰环境评价局(Netherlands Environment Assessment Agency，PBL)共同创刊的报告书《LONG-TERMTREND IN GLOBAL CO2EMISSIONS》进行分析的结果，显示过去20年间韩国二氧化碳排放量也增加到约136％，增加速度继中国(约256％)和印度(约179％)在世界排名第三。并且，从2008年的世界第9位上升为2009年的第8位的韩国二氧化碳排放量自2010年起进一步上升一个台阶而位居世界第7位，并且目前为止仍维持着该世界第7位的位置。

因大气中二氧化碳的增加而引起的最大问题是全球变暖。据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测，由于世界各国对气候变化的对策过于安逸，因此若在今后15年间不抑制二氧化碳排放量，则以现有技术水平事实上无法解决气候变化问题。如上述，认识大气中二氧化碳急速增加的危险性的同时，全球正积极开展抑制大气中二氧化碳的研究。

至今为止，作为用于抑制大气中二氧化碳的技术，积极研究CCS(Carbon Captureand Storage，碳捕获和储存)技术。但是，在CCS技术的情况下，不仅需要能够储存捕集到的二氧化碳的很大空间，而且还存在将大量二氧化碳储存于一处时的危险性。由于这种问题，目前备受注目的是将捕集到的CO2直接转换为有用物质而不储存的CCU(Carbon Captureand Utilization，碳捕获和利用)技术。如果CCS是将捕集到的二氧化碳作为废弃资源掩埋的技术，则CCU便是应用该捕集到的二氧化碳以作为高附加价值产品再利用的技术。由于二氧化碳是地球上存在的碳源中最多的物质，因此正进行关于应用该捕集到的二氧化碳以转换为有用物质的技术的多种研究。

在通过催化化学方法将二氧化碳转换为草酸、聚碳酸酯等有用化学产品(韩国公开专利第10-2008-0016198号)、或者利用微藻等生物来生产生物燃料、或者通过人工光合作用且利用水和二氧化碳来生产甲醇等再生燃料的方法、以及仿照从蛤蜊或牡蛎等中出现的自然界岩石生成过程使二氧化碳与钙盐、镁盐等进行反应而转换为矿物形式以生产水泥等建筑材料等的多种领域中，正在研究能够再利用目前研究中的二氧化碳的主要领域。