压滤光电化学水氧化和CO2还原电池制造技术

本公开涉及用于CO2的光电化学还原的方法和装置。特别地，公开了一种用于从CO2产生还原产物的压滤光电化学电池和CO2的光电化学还原方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压滤光电化学水氧化和CO2还原电池
本公开涉及用于CO2的光电化学还原的方法和装置。
技术介绍
二氧化碳对含碳可再生燃料和材料的电化学增值作用在过去若干年的文献中受到特别关注。最近的研究工作集中在一些使用压滤型电池的研究中。压滤电解电池是由一系列单元组成的电解电池。基本单元池包含电极对(阳极和阴极)，通过使用电介质间隔物、橡胶衬垫(用于液体和气体密封)和膜分隔器(必要时)而具有受控的窄电极间隙。使用连接杆在金属(通常是不锈钢)端板之间压缩该组件。此外，间隔物可以在电极附近保持有塑料湍流促进器(以增强质量传递)。电池的配置使得能提供可靠的数据，以协助使用类似的材料、电极间隙和空间速率而放大至工业生产规模的电解电池。在电解电池中，阴极上的CO2被还原，同时在阳极上发生析氧反应。用于将CO2电化学还原成产物的阴极半反应的一些实例如下所示：CO2+2H++2e-→CO+H2OCO2+H++2e-→HCOO-CO2+8H++8e→CH4+2H2O2CO2+12H++12e-→C2H4+4H2O甲酸是CO2水溶液电解的相关可能产物之一，反应的主要产物取决于所用的电催化剂。然而，在水溶液中使用CO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压滤光电化学电池，包括：a)阴极室(1)，其包括：阴极支撑架(150)，所述阴极支撑架(150)包括用作阴极的阴极材料(4)；第一流体和气体CO2分配架(6)和第二流体和气体CO2分配架(7)；一个或多个阴极衬垫(81、82、83和84)，所述阴极衬垫置于所述阴极支撑架(150)和所述分配架(6、7)之间，并且作为所述阴极室的侧面末端；其中，所述阴极支撑架(150)设置在所述第一和第二分配架(6,7)之间；b)阳极室(2)，其包括：阳极支撑架(250)，所述阳极支撑架(250)包括用作阳极的阳极材料(5)；流体分配架(8)，所述流体分配架(8)被布置成使得所述流体分配架(8)位于所述阳极室...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.19 EP 14382541.21.一种压滤光电化学电池，包括：a)阴极室(1)，其包括：阴极支撑架(150)，所述阴极支撑架(150)包括用作阴极的阴极材料(4)；第一流体和气体CO2分配架(6)和第二流体和气体CO2分配架(7)；一个或多个阴极衬垫(81、82、83和84)，所述阴极衬垫置于所述阴极支撑架(150)和所述分配架(6、7)之间，并且作为所述阴极室的侧面末端；其中，所述阴极支撑架(150)设置在所述第一和第二分配架(6,7)之间；b)阳极室(2)，其包括：阳极支撑架(250)，所述阳极支撑架(250)包括用作阳极的阳极材料(5)；流体分配架(8)，所述流体分配架(8)被布置成使得所述流体分配架(8)位于所述阳极室的比所述阳极支撑架(250)更靠近膜(3)的部分；一个或多个阳极衬垫(85和86)，所述阳极衬垫置于所述阳极支撑架(250)和所述分配架(8)之间，并且作为所述阳极室的侧面末端；和c)设置在阴极室(1)和阳极室(2)之间的离子交换膜(3)；其中i)所述阴极材料(4)是具有固定化的CO2电催化剂材料的导电性多孔电极；ii)所述第一和第二流体和气体CO2分配架(6、7)和阴极衬垫(81、82、83和84)被布置成使得在使用中它们允许将阴极电解液和气体CO2通过不同的入口(11a、11b)分别引入阴极室(1)中，并且它们允许阴极电解液、液体和气体产物和/或未反应的CO2通过出口(12)共同排出；iii)所述流体分配架(8)、阳极支撑架(250)和阳极衬垫(85和86)被布置成使得在使用中它们允许将阳极电解液通过入口(13)引入阳极室(2)中，并且它们允许阳极电解液和氧化产物通过出口(14)共同排出；iv)所述阳极材料(5)是光催化性阳极材料，并且位于所述阳极支撑架(250)的光学窗(15)的面向膜(3)的一侧；并且被布置成使得在使用中能够与经由所述入口(13)引入阳极室的阳极电解液接触，并且当用于照射所述阳极室(2)的辐射通过光学窗(15)的不面向膜(3)的相反侧到达光学窗(15)时，所述阳极材料(5)能够被激活；以及v)所述光催化性阳极材料(5)与气体扩散阴极材料(4)的表面积比为1:1至1:0.1。2.如权利要求1所述的压滤光电化学电池，其中，所述阴极材料(4)的固定化的CO2电催化剂材料选自：a)具有高析氢过电位、低CO吸附、和CO2对CO2自由基离子的高过电位的金属，选自由Pb、Hg、In、Sn、Cd、Tl和Bi组成的组；b)具有中等析氢过电位和低CO吸附的金属，选自由Au、Ag、Zn、Pd和Ga组成的组；c)具有高CO吸附和中等析氢过电位的金属；选自Cu；d)具有相对低的析氢过电位和高CO吸附的金属，选自由Ni、Fe、Pt、Ti组成的组；e)a)、b)、c)或d)类型的任何金属的氧化物；和f)其组合；所述材料沉积在高度多孔导体载体上。3.如权利要求1或2所述的压滤光电化学电池，其中，所述阴极材料(4)的固定化的CO2电催化剂材料选自由Sn、Pb、Hg、Bi、In、Cd、Tl、Cu、CuO、Cu2O、Au、Ag、Zn、P...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·D·埃尔南德斯·阿隆索，G·佩内拉斯·佩雷斯，T·安德鲁，E·艾特穆，A·帕拉，C·法布雷加，J·R·莫兰特，
申请(专利权)人：雷普索尔有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES