[发明专利]一种间歇式电解液的电极涂膜法电催化还原CO2

权利要求书

1.一种间歇式电解液的电极涂膜法电催化还原CO₂反应方法，其特征在于，包括阴极反应器和阳极反应器，阴极反应器和阳极反应器的电极连接至直流电源；

所述阴极反应器为卧式圆筒形密封结构，阴极反应器中后段的内腔中设有若干薄片状的阴电极，各阴电极沿阴极反应器长度方向竖直间隔布设；阴电极通过绝缘结构固定于阴极反应器内壁，各阴电极通过导线连接至直流电源；

所述阴极反应器头端处设有气体入口和电解液入口，气体入口通过输气管连接至气源；电解液入口上连接有雾化喷头，所述雾化喷头位于阴极反应器中轴线上，且雾化喷头的喷嘴水平朝前；雾化喷头通过导管连接至电解液泵，电解液泵上连接有电解液加热装置；阴极反应器的尾端设有物料出口，物料出口上设有出口阀；

所述阴极反应器的外壁上包裹有多个控温水马甲，多个控温水马甲沿阴极反应器长度方向间隔分布；各控温水马甲独立调节问题，从阴极反应器头端向尾端方向控温水马甲温度逐渐降低；头端控温水马甲的温度不低于90℃，尾端控温水马甲的温度不高于-10℃；

所述阴极反应器内腔内沿长度方向还布设有若干温度传感器，温度传感器连接至上位机；

所述反应方法按以下步骤进行：

1）阴电极选用Bi₂O₃，阴极电解液选用KHCO₃；阳电极选用铂电极，阳极电解液选用KOH；

2）通过气体入口向阴极反应器内通入CO₂气体，控制阴极反应器内气压2.5-3.0Mpa；

3）启动水马甲调整阴极反应器内腔的温度，保温时间不小于24小时；

4）保温结束后，启动电解液泵向阴极反应器内注入加热后的KHCO₃电解液；KHCO₃电解液浓度0.48-0.52mol/L，温度95-105℃，流速200 ~500mL/min，持续注射时间控制30s以内，然后停止注射，待反应时长达到2min后；再次启动电解液泵注射KHCO₃电解液，持续注射时间控制30s以内，再等待反应2min；如此往复；

反应过程中，阴极反应器内气压降低至2.5 Mpa时，向阴极反应器内补充CO₂气体，使气压维持在2.5-3.0Mpa；

5）反应结束后，打开物料出口，收集反应产物，通过液相色谱仪检测反应产物的浓度。

2.根据权利要求1所述的间歇式电解液的电极涂膜法电催化还原CO₂反应方法，其特征在于，所述控温水马甲包括五个，从阴极反应器头端向尾端方向五个控温水马甲的控温分别为90ºC或以上、20ºC、0ºC、-5ºC、-10ºC。

3.根据权利要求1所述的间歇式电解液的电极涂膜法电催化还原CO₂反应方法，其特征在于，所述阴极反应器为不锈钢材料，壁厚不小于1cm，内腔的耐压程度不低于5Mpa；阴极反应器的内径为20～50cm，长度为300～500cm。

4.根据权利要求3所述的间歇式电解液的电极涂膜法电催化还原CO₂反应方法，其特征在于，所述阴极反应器包括筒体、头端盖板和尾端盖板，头端盖板和尾端盖板均通过法兰结构固定于筒体上。

5.根据权利要求4所述的间歇式电解液的电极涂膜法电催化还原CO₂反应方法，其特征在于，所述筒体上外壁上设有若干观察窗，通过观察窗检查阴极反应器内部的结构和反应情况。

6.根据权利要求1所述的间歇式电解液的电极涂膜法电催化还原CO₂反应方法，其特征在于，所述阴电极呈矩形片状，阴电极沿阴极反应器长度方向呈螺旋环状排布，相邻阴电极相互垂直。

7.根据权利要求6所述的间歇式电解液的电极涂膜法电催化还原CO₂反应方法，其特征在于，所述单个阴电极的长度为阴极反应器内径的一半。

8.根据权利要求7所述的间歇式电解液的电极涂膜法电催化还原CO₂反应方法，其特征在于，所述相邻阴电极的间距为50-500mm。