[发明专利]一种通用型CO2

说明书

本发明涉及一种通用型CO₂/CO电催化装置，包括依次相连的阳极模块、还原电堆模块和阴极模块，阴极模块包括在电堆出口处设置有依次连接的止回阀、第一背压阀和第一气液分离单元，第一气液分离单元的液相出口端依次与酸化处理单元和液相产物分离单元相连，第一气液分离单元的气体出口端依次与第一干燥系统和气相产物分离单元相连。本发明的有益效果是：本发明可以满足不同催化剂体系下多种产物的分离，从而使得多种阴极催化剂体系都可以使用本发明的电催化装置。

技术领域

本发明涉及能源转化和CO₂利用领域，更确切地说，它涉及一种通用型CO₂/CO电催化装置。

背景技术

目前，多种清洁能源(风能、太阳能、水能、生物质能及地热能等)已经引起了广泛的关注，但由于其各自的特点造成这些能源在利用方式上有很大的局限性，实际应用也受到了很大的限制，如风能和太阳能等能源随天气和周围环境变化的波动性，因此，除了改变能源结构外，能量的储存和转换同样重要，其中，电化学能源转化正扮演着越来越重要的角色。CO₂电催化作为能源转化的一类反应，选择合适的催化体系，不仅能有效将CO₂还原为高附加值的化工产品，还可以加速碳中和目标的实现。

现有的CO₂电催化系统后处理步骤仅涉及对CO₂的简单分离用于回用，其余的产物进行集中式收集额外处理，不会使用在线分离手段，所消耗的时间成本和经济成本高。现有的CO₂电催化体系中产物的种类较为复杂，根据主产物的种类可大致分为三类：1)CO，选择的催化剂如Ag,Au,Zn等金属；2)HCOOH，选择的催化剂如Sn,In等金属；3)CH₄,C₂H₄,CO,C₂H₅OH,CH₃COOH以及HCOOH等产物，选择的催化剂以Cu基金属为主。除了上述主产物以外，在CO₂电催化还原的电位下会伴随H₂O电解析氢的反应，因此，在上述三种体系中除以上产物外，还会有H₂的产生。在实际生产过程中，由于不同的CO₂电催化体系的产物差异较大，因而不同的催化剂体系的后处理技术不同，一旦涉及到催化剂技术路线的更改，需要对装置进行大幅度的改动。因此，有必要针对多种产物体系设计一套通用性高、成本低及易于操作和维护的电催化装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，具体而言需要克服的第一问题是现有的CO₂电堆使用离线分离手段，所消耗的时间成本和经济成本高；第二问题为现有的CO₂电堆针对不同的催化剂体系所得的产物复杂，设备难以通用。

为了解决上述问题，提供了一种通用型CO₂/CO电催化装置。

第一方面，提供了一种通用型CO₂/CO电催化装置，包括：依次相连的阳极模块、还原电堆模块和阴极模块；

其中，阴极模块在电堆出口处设置有依次连接的止回阀、第一背压阀和第一气液分离单元。

通过CO₂电堆后紧随的止回阀和背压阀可以在产物聚集到一定程度之后再进行分离处理并且同时防止聚集产物的过程中发生产物的倒流。如果不设置第一背压阀，则在电堆开始工作有产物时第一气液分离单元就开始工作，在电堆工作初期，产物的含量不高，气液分离单元的分离效果不佳且能耗较大；如果不设置止回阀，则在背压阀还未达到打开压力时，产物的聚集会使电堆出口的压力高于电堆入口，造成产物倒流，发生危险。

进一步地，第一气液分离单元的液相出口端依次与所述酸化处理单元和液相产物分离单元相连，所述第一气液分离单元的气体出口端依次与第一干燥系统和气相产物分离单元相连。