[发明专利]一种电催化甲烷-二氧化碳制合成气的装置与方法

说明书

本发明涉及一种电催化甲烷‑二氧化碳制合成气的装置与方法。装置包括，反应装置，内部设置催化剂填料区，催化剂填料区的两侧分别设置电极板，两侧的电极板分别与正负电极连接；供气装置，与反应装置的供气口连接，反应装置的进气口位于电极板形成的空间的外侧。利用电催化进行合成气的制备。填料区中放入了催化剂，在催化剂的两侧分别设置电极板，在两个电极板之间形成电场，在电场的作用下，甲烷和二氧化碳气体进行催化反应，具有反应温度低、转化率高的优点。

技术领域

本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种电催化甲烷-二氧化碳制合成气的装置与方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

工业革命以来，人类对化石能源的需求与日俱增，但是化石能源的燃烧，排放了大量的CO₂，从而造成温室效应的加剧。天然气是一种高效的清洁能源，也是一种重要的化工原料；其主要成分是CH₄，因此合理的利用天然气进行生产生活逐渐成为热门话题，我国的天然气市场具有很大的潜力。但是与发达国家相比，我国对天然气的利用主要停留在将其作为原料用于城市燃气、发电、汽车燃料等传统领域，仅大概15％用于化工领域。随着全球能源结构的逐步调整，国内外都在进行化工原料路线的调整，天然气的合理利用是重中之重，也是目前化工领域的研究热点之一。

目前，甲烷在化工领域的主要应用是重整制合成气，CH₄生产合成气的方式主要有三种：(1)CH₄水蒸气重整；(2)CH₄部分氧化重整；(3)CH₄-CO₂重整。前两种方法存在能耗高、反应机理不明确、运行成本高、H₂/CO较高(＞3)，不利于费托合成等缺点。CH₄-CO₂重整具有独特的优势，CH₄和CO₂两者都是温室气体，CH₄-CO₂重整反应一方面可以使温室效应得到一定的控制，另一方面又是一种新的化工原料的合成方法。此外，甲烷二氧化碳重整反应还具有天然的优势，天然气本身含有一定浓度的二氧化碳，此技术可以直接使用天然气而不需要对其进行分离，能大大节约分离成本，所以近年来越来越多的学者对CH₄-CO₂重整研究投入更多的精力。

CH₄-CO₂重整方法主要有常规热催化重整、等离子体催化重整等。常规热催化重整法需要在高温下进行，能耗高，催化剂也易因烧结、积碳而失活，不利于工业化。等离子体催化CH₄-CO₂重整技术的能量效率低下、设备要求高、成本高昂、操作难度大、工业运行欠缺。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种电催化甲烷-二氧化碳制合成气的装置与方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种电催化甲烷-二氧化碳制合成气的装置，包括，

反应装置，内部设置催化剂填料区，催化剂填料区的两侧分别设置电极板，两侧的电极板分别与正负电极连接；

供气装置，与反应装置的供气口连接，反应装置的进气口位于电极板形成的空间的外侧。

本发明中提出了一种制合成气的装置，利用电催化进行合成气的制备。填料区中放入了催化剂，在催化剂的两侧分别设置电极板，在两个电极板之间形成电场，所以催化剂处于电场的区域内。在电场的作用下，甲烷和二氧化碳气体进行催化反应，具有反应温度低、转化率高的优点。

在本发明的一些实施方式中，反应装置设置出气口，出气口设置在与进气口相反的一端。使气体能够经过催化剂区域进行反应。