小型二氧化碳高温电解池装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种小型二氧化碳高温电解池装置，属于电化学装置技术领域。CO2进气管和CO出气管底端固定有法兰盘；外界气体进气管和O2出气管均为空心管体顶端固定有法兰盘，上下两法兰盘间设有一电解质片，电解质片上下两端面上均设有电极层，其中，两电极层上均设有绝缘圈，上下两法兰盘通过绝缘圈夹持带有电极层的电解质片；上下两法兰盘的上下方均设有夹板，夹板为四周设有螺纹孔，中心设有过管孔的板体，夹板的过管孔穿过气管，两夹板四周通过四个螺栓和螺母螺纹旋紧后夹紧两法兰盘。该装置体积小巧，便于实验和实际应用，在阴极界面发生电化学反应能将CO2电解为CO，同时产生的O

【技术实现步骤摘要】
小型二氧化碳高温电解池装置
本技术涉及一种小型二氧化碳高温电解池装置，属于电化学装置

技术介绍
随着人类社会的不断发展，人们对于能源的需求不断增加。目前主要的能源形式依然是化石能源，但大量化石能源的使用造成了空气中二氧化碳含量的显著增加，进而加剧了全球变暖和气候变化。如何给地球“降温”是研究者们需要考虑的问题。同时化石能源的不可再生性使得新能源的开发迫在眉睫。固体氧化物燃料电池（SOFC）是将燃料、氧化剂中的化学能直接转化成电能的高效低排放的能量转换装置。固体氧化物电解池（SOEC）在工作原理上可视为固体氧化物燃料电池的逆过程。高温固体氧化物电解池装置利用电能，实现高温条件下CO2在外电压的作用下于阴极界面发生电化学还原，生成燃料用的可燃气体CO，整个反应过程连续高效绿色环保。固体氧化物电解池的优势在于：（1）由于在高温状态下工作，固体氧化物电解池具有很高的法拉第电流效率；（2）电极材料为过渡金属钙钛矿氧化物，具有储存量大、环境友好以及廉价等特点。（3）SOEC和SOFC模式之间的可逆切换，使得SOEC也可以作为供能系统使用。此外，通过与风电站、太阳能电站之间的结合，SOEC可以将太阳能、风能等二次能源型式产生的间断能源转化为CO作为燃料气体使用。并且反应产生的氧气在特定场所可以作为氧气来源以维持生命系统。但现有的电解池装置大多体积较大，结构复杂，不利于实验和实际使用。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的不足，本技术提供了一种小型二氧化碳高温电解池装置，CO2在高温环境中外电压的作用下于阴极界面发生电化学还原，生成CO，同时产生的O2-通过电解质达到阳极界面生成氧气。不仅可以将CO2作为原料进行消耗，还可以生产出氧气和可燃性气体CO，供人类社会生活使用。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小型二氧化碳高温电解池装置，包括CO2进气管、CO出气管、螺栓、夹板、法兰盘、绝缘圈、电解质片、电极层、螺母、外界气体进气管和O2出气管，CO2进气管和CO出气管均为空心管体，两管底端固定有法兰盘，法兰盘底部开有储气槽，CO2进气管和CO出气管与其底端法兰盘的储气槽连通；外界气体进气管和O2出气管均为空心管体，两管顶端固定有法兰盘，法兰盘顶部开有储气槽，外界气体进气管和O2出气管与其顶端的法兰盘的储气槽连通；上下两法兰盘间设有一电解质片，电解质片上下两端面上均设有电极层，其中，两电极层上均设有绝缘圈，上下两法兰盘通过绝缘圈夹持带有电极层的电解质片；上下两法兰盘的上下方均设有夹板，夹板为四周设有螺纹孔，中心设有过管孔的板体，上方夹板的过管孔穿过CO2进气管和CO出气管后压住上方法兰盘，下方夹板的过管孔穿过外界气体进气管和O2出气管后顶住下方法兰盘，两夹板四周通过四个螺栓和螺母螺纹旋紧后夹紧两法兰盘。本技术的有益效果是：体积小巧，便于实验和实际应用，能将CO2电解为CO，CO2在高温环境中外电压的作用下于阴极界面发生电化学还原，生成CO，同时产生的O2-通过电解质达到阳极界面生成氧气。此技术装置不仅可以将CO2作为原料进行消耗，还可以生产出O2和可燃性气体CO，供人类社会生活使用。本技术隶属于国家自然科学基金青年科学基金项目（项目编号：51502148）“固体氧化物燃料电池La掺杂SrTiO3纳米纤维基复合阳极的研制及其性能影响机制的研究”。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明。图1为本技术的主视图。图2为本技术的爆炸图。图中标号：1、CO2进气管，2、CO出气管，3、螺栓，4、夹板，5、过管孔，6、法兰盘，7、绝缘圈，8、电解质片，9、电极层，10、储气槽，11、螺母，12、外界气体进气管，13、O2出气管。具体实施方式如图1-2所示，一种小型二氧化碳高温电解池装置，包括CO2进气管1、CO出气管2、螺栓3、夹板4、法兰盘6、绝缘圈7、电解质片8、电极层9、螺母11、外界气体进气管12和O2出气管13，CO2进气管1和CO出气管2均为空心管体，两管底端固定有法兰盘6，法兰盘6底部开有储气槽10，CO2进气管1和CO出气管2与其底端法兰盘6的储气槽10连通；外界气体进气管12和O2出气管13均为空心管体，两管顶端固定有法兰盘6，法兰盘6顶部开有储气槽10，外界气体进气管12和O2出气管13与其顶端的法兰盘6的储气槽10连通；上下两法兰盘6间设有一电解质片8，电解质片8上下两端面上均设有电极层9，其中，两电极层9上均设有绝缘圈7，上下两法兰盘6通过绝缘圈7夹持带有电极层9的电解质片8；上下两法兰盘6的上下方均设有夹板4，夹板4为四周设有螺纹孔，中心设有过管孔5的板体，上方夹板4的过管孔5穿过CO2进气管1和CO出气管2后压住上方法兰盘6，下方夹板4的过管孔5穿过外界气体进气管12和O2出气管13后顶住下方法兰盘6，两夹板4四周通过四个螺栓3和螺母11螺纹旋紧后夹紧两法兰盘6。该装置中使用的，采用的电解质片8为氧化钪稳定氧化锆电解质片或氧化钇稳定氧化锆（YSZ）电解质片或氧化铈基电解质片或镧锶镓镁电解质片；采用的电极层9的阴极为金属或合金与氧离子导体形成的金属陶瓷复合材料，如NiO-YSZ（氧化镍与氧化钇稳定氧化锆形成的金属陶瓷复合材料）电极；阳极为锰酸镧基氧化物或镧锶钴铁氧化物或钡锶钴铁氧化物或钐锶钴氧化物或钇锶钴氧化物或铂电极。阴极界面发生的反应为2CO2+4e-→2CO+2O2-，反应产生的O2-通过电解质传导到阳极界面发生的反应为2O2-→O2+4e-。使用时，CO2通过CO2进气管1进入，在外界电压的作用下与阴极界面发生电化学还原（2CO2+4e-→2CO+2O2-），生成CO从CO出气管2排除，作为燃料气体使用。同时产生的O2-通过电解质片8传导到阳极的电极层9发生反应（2O2-→O2+4e-），生成O2，通过将外界氧气或氮气或空气从外界气体进气管12进入，使内部生成的O2从O2出气管13排出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型二氧化碳高温电解池装置，其特征在于：包括CO2进气管（1）、CO出气管（2）、螺栓（3）、夹板（4）、法兰盘（6）、绝缘圈（7）、电解质片（8）、电极层（9）、螺母（11）、外界气体进气管（12）和O2出气管（13），CO2进气管（1）和CO出气管（2）均为空心管体，两管底端固定有法兰盘（6），法兰盘（6）底部开有储气槽（10），CO2进气管（1）和CO出气管（2）与其底端法兰盘（6）的储气槽（10）连通；外界气体进气管（12）和O2出气管（13）均为空心管体，两管顶端固定有法兰盘（6），法兰盘（6）顶部开有储气槽（10），外界气体进气管（12）和O2出气管（13）与其顶端的法兰盘（6）的储气槽（10）连通；上下两法兰盘（6）间设有一电解质片（8），电解质片（8）上下两端面上均设有电极层（9），其中，两电极层（9）上均设有绝缘圈（7），上下两法兰盘（6）通过绝缘圈（7）夹持带有电极层（9）的电解质片（8）；上下两法兰盘（6）的上下方均设有夹板（4），夹板（4）为四周设有螺纹孔，中心设有过管孔（5）的板体，上方夹板（4）的过管孔（5）穿过CO2进气管（1）和CO出气管（2）后压住上方法兰盘（6），下方夹板（4）的过管孔（5）穿过外界气体进气管（12）和O2出气管（13）后顶住下方法兰盘（6），两夹板（4）四周通过四个螺栓（3）和螺母（11）螺纹旋紧后夹紧两法兰盘（6）。...

【技术特征摘要】
1.一种小型二氧化碳高温电解池装置，其特征在于：包括CO2进气管（1）、CO出气管（2）、螺栓（3）、夹板（4）、法兰盘（6）、绝缘圈（7）、电解质片（8）、电极层（9）、螺母（11）、外界气体进气管（12）和O2出气管（13），CO2进气管（1）和CO出气管（2）均为空心管体，两管底端固定有法兰盘（6），法兰盘（6）底部开有储气槽（10），CO2进气管（1）和CO出气管（2）与其底端法兰盘（6）的储气槽（10）连通；外界气体进气管（12）和O2出气管（13）均为空心管体，两管顶端固定有法兰盘（6），法兰盘（6）顶部开有储气槽（10），外界气体进气管（12）和O2出气管（13）与其顶端的法兰...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊丽权，李栋，姜海燕，王宇威，贾宏葛，熊岳平，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23