[发明专利]一种液流电池辅助的二氧化碳还原制取合成气的方法及装置

权利要求书

1.一种液流电池辅助的二氧化碳还原制取合成气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

液流电池在充电的情况下，阳极生成氧化态的媒介体A电解液，阴极生成还原态的媒介体B电解液；

将氧化态的媒介体A电解液由阳极室通入催化反应器I，在催化剂的作用下，氧化态的媒介体A电解液与水发生化学反应，生成氧气和质子，同时氧化态的媒介体A电解液被还原为还原态，接着，将质子和还原态的媒介体A的电解液混合物返回至液流电池阳极室，通过电解反应，再次生成氧化态的媒介体A电解液，媒介体A电解液在催化反应器I和阳极室之间进行循环；

质子穿过液流电池隔膜到达阴极室，将还原态的媒介体B的电解液由阴极室通入催化反应器II，在催化剂的作用下，质子和还原态的媒介体B的电解液与二氧化碳发生反应，生成一氧化碳和氢气即合成气，同时还原态的媒介体B电解液被氧化为氧化态，接着，将氧化态的媒介体B的电解液回流到液流电池阴极室，通过电解反应，再次生成还原态的媒介体B电解液，媒介体B电解液在催化反应器II和阴极室之间进行循环。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液流电池的阳极室的媒介体A电解液中媒介体A选自Ce³⁺/Ce⁴⁺、Mn²⁺/Mn³⁺中的至少一种；

所述媒介体A的摩尔浓度为1×10^-3～2mol/L。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所选液流电池的阴极室的媒介体B电解液中媒介体B选自H₆[P₂W₁₈O₆₂]/Li₆[P₂W₁₈O₆₂]、H₄SiW₁₂O₄₀/Na₄SiW₁₂O₄₀、Cr²⁺/Cr³⁺、乙二胺四乙酸铬(Cr(II)EDTA/Cr(III)EDTA)、丙二胺四乙酸铬(Cr(II)EPTA/Cr(III)EPTA)、V²⁺/V³⁺中的至少一种；

所述媒介体B的摩尔浓度为1×10^-3～2mol/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化反应器I中的催化剂包括RuO₂、IrO₂、MnO₃、MoO₂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化反应器Ⅱ中的催化剂包括钴酞箐、钴卟啉、铜酞箐、铜卟啉、铁氮碳、镍氮碳、钴氮碳、Au、Ag中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液流电池的电解液的pH值为2～8。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液流电池的隔膜为Nafion膜、多孔陶瓷隔膜、多孔聚烯烃膜、磺化聚苯砜膜中的一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液流电池施加电压为1.35～3V。

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的液流电池辅助的二氧化碳还原制取合成气的方法所用的装置，其特征在于，所述装置包括液流电池、催化反应器I和催化反应器II；

所述液流电池包括阳极室和阴极室；所述阳极室的出液口与催化反应器I的进液口管路连接；所述阳极室的进液口与催化反应器I的出液口管路连接；所述阴极室的出液口与催化反应器II的进液口管路连接；所述阴极室的进液口与催化反应器II的出液口管路连接。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述催化反应器I、催化反应器Ⅱ内沿纵向均间隔设置多层筛板；所述筛板上设置有催化剂，所述筛板为多孔陶瓷筛板，所述多孔陶瓷筛板的孔隙直径为10～500微米。