[发明专利]一种电解二氧化碳制甲酸钾的装置及电解方法

权利要求书

1.一种电解二氧化碳制甲酸钾的装置的电解方法，其特征在于：所述电解二氧化碳制甲酸钾的装置的电解方法，以CO₂和氢氧化钾为原料，在带有阳离子交换膜（5）的电解二氧化碳制甲酸钾的装置中通过电解反应制得产物甲酸钾，具体包括如下步骤：

第一步：在阴极室加入高浓度的氢氧化钾溶液并通入CO₂气体；

第二步：在阳极室中加入酸性钾盐或酸性水溶液作为阳极电解液（4），并在阴阳两室分别放入阴极电极（1）和阳极电极（2）后通电电解；所述第二步中酸性钾盐或酸性水溶液为K₂SO₄、KHSO₄、KClO₄、KH₂PO₄、H₃PO₄、HClO₄或H₂SO₄水溶液；所述阳极室的阳极电解液（4）持续向阴极室提供氢离子，从而消耗阴极室溶液中的氢氧根离子或者碳酸氢根离子，CO₂溶于水会和氢氧根离子反应生产碳酸氢根离子；所述第二步中电解方法为通过恒压或者恒流的方法进行电解；所述第二步中电解用的电能利用新能源弃电或者电网低谷时段电作为电能来源，降低电能成本；

第三步：通过pH计（6）测定pH值来确定反应终点，最后在阴极室得到甲酸钾水溶液；所述第三步中在电解过程中持续检测阴极室溶液的pH值，当溶液pH值下降到5.0时停止反应；

第四步：将甲酸钾水溶液送入蒸馏反应器，经过蒸馏后得到甲酸钾固体产品；所述第四步蒸馏方法为减压蒸馏或常压蒸馏方法，实现甲酸钾和水溶液的分离；

所述第一步中氢氧化钾溶液浓度高于1摩尔每升，最终阴极室的阴极电解液（3）为饱和有CO₂的高浓度的KOH溶液；

所述阴极电极（1）为Sn基、Bi基或Co基将CO₂转化为甲酸根的高效催化剂，所述阳极电极（2）为铱钌钛或铱钽钛高效析氧催化剂；所述阳极电极（2）和阴极电极（1）由导线连接且中间连接一个电源；

总反应为2CO₂+ 2KOH → 2HCOOK + O₂；

所述在带有阳离子交换膜（5）的电解二氧化碳制甲酸钾的装置包括阳极室和阴极室，所述阳极室和阴极室之间通过阳离子交换膜（5）连接，所述阳离子交换膜（5）为Nafion膜，所述阳极室顶部开有氧气排出口，阳极室内装有阳极电解液（4），所述阴极室顶部设有尾气排出口和二氧化碳接入口，阴极室内装有阴极电解液（3），所述阳极室内设有阳极电极（2），所述阴极室内设有二氧化碳接入管、pH计（6）和阴极电极（1），所述阳极电极（2）和阴极电极（1）电连；所述二氧化碳接入管一端与二氧化碳接入口相连，另一端插入阴极电解液（3）液面下。