二氧化碳回收系统和工作电极技术方案

本发明专利技术提供了一种能够对由电化学电池吸附的CO2的量随时间的推移而减少这一情况进行抑制的二氧化碳回收系统、以及该二氧化碳回收系统中使用的工作电极。提供一种包括工作电极和反电极的电化学电池。工作电极包括电极基材、CO2吸附剂和粘合剂。工作电极与反电极之间的施加电压使电子从反电极供给到工作电极，并且使CO2吸附剂在供给电子时与CO2结合。粘合剂具有导电性，并且通过粘合剂将CO2吸附剂保持在电极基材中。在电极基材中。在电极基材中。

【技术实现步骤摘要】
二氧化碳回收系统和工作电极


[0001]本专利技术涉及一种从CO2含有气体中回收CO2的二氧化碳回收系统、以及该二氧化碳回收系统中使用的工作电极。

技术介绍

[0002]在JP2018
‑
533470A中，提出了一种通过电化学反应将CO2从CO2含有气体中分离的气体分离系统。在该气体分离系统中，电化学电池的工作电极设置有能够吸附CO2的CO2吸附剂。
[0003]CO2吸附剂是一种电活性物质，通过改变工作电极与反电极之间的电位差，可以通过CO2吸附剂在吸附与排放CO2之间切换。
[0004]然而，在如上所述的现有技术的构造中，工作电极的CO2吸附剂在长时间使用时可能会从电极基材剥离。因此，由电化学电池吸附的CO2的量可能会随着时间的推移而减少。

技术实现思路

[0005]鉴于上述这一点，本专利技术的目的在于提供一种能够对由电化学电池吸附的CO2的量随时间的推移而减少这一情况进行抑制的二氧化碳回收系统、以及该二氧化碳回收系统中使用的工作电极。
[0006]为了实现上述目的，根据本公开的一个方面的二氧化碳回收系统是通过电化学反应从含有CO2的CO2含有气体中分离CO2的二氧化碳回收系统，上述二氧化碳回收系统包括电化学电池(101)，该电化学电池具有工作电极(102)和反电极(103)，其中，工作电极包括电极基材(102a)、CO2吸附剂(102b)和粘合剂(102c)，工作电极与反电极之间的施加电压使电子从反电极供给到工作电极，并且使CO2吸附剂能够在供给电子时与CO2结合，并且粘合剂具有导电性，通过粘合剂将CO2吸附剂保持在电极基材中。
[0007]根据本公开的上述方面，通过使用粘合剂将CO2吸附剂保持在电极基材中。其结果是，CO2吸附剂不太可能会从电极基材剥离，并且可以对由电化学电池吸附的CO2的量随时间的推移而减少这一情况进行抑制。
[0008]上述每个组件后面的括号中的附图标记表示与以下实施方式中描述的特定装置的对应关系。根据本公开的专利技术不限于特定装置。
附图说明
[0009]在附图中：图1是根据本专利技术的实施方式的二氧化碳回收系统的概念图；图2是CO2回收装置的概念图；图3是电化学电池的剖视图；图4是示出负电极粘合剂的CO2选择渗透性和疏水性的图；图5是示出电化学电池的负电极的表面附近的放大剖视图；
图6是用于描述CO2回收装置的CO2回收模式和CO2排放模式下的工作的图；图7是电化学电池的变形例的图。
具体实施方式
[0010]以下，将使用附图对本专利技术的实施方式进行描述。如图1所示，本实施方式的二氧化碳回收系统10包括压缩机11、CO2回收装置100、流路切换阀12、CO2利用装置13和控制装置14。
[0011]压缩机11将CO2含有气体泵送至CO2回收装置100。CO2含有气体是含有CO2和除CO2以外的气体的混合气体。例如，可以使用空气或内燃机的排放气体。
[0012]CO2回收装置100是从CO2含有气体中分离和回收CO2的装置。CO2回收装置100排放从CO2含有气体中回收CO2之后的CO2去除气体、或排放从CO2含有气体中回收的CO2。稍后将详细描述CO2回收装置100的构造。
[0013]流路切换阀12是用于对从CO2回收装置100排放的气体的流路进行切换的三通阀。当从CO2回收装置100排放CO2去除气体时，流路切换阀12将排放气体的流路切换到大气侧。当从CO2回收装置100排放CO2时，排放气体的流路被切换到CO2利用装置13侧。
[0014]CO2利用装置13是利用CO2的装置。CO2利用装置13的示例包括存储CO2的储罐和将CO2转换为燃料的转换装置。转换装置可以使用将CO2转换为诸如甲烷的碳氢燃料的装置。碳氢燃料可以是常温常压下的气体燃料或者常温常压下的液体燃料。
[0015]控制装置14由包括CPU、ROM、RAM等的已知的微型计算机和该微型计算机的外围电路组成。控制装置14基于存储在ROM中的控制程序来执行各种计算和处理，并且控制各种受控装置的工作。本实施方式的控制装置14执行压缩机11的工作控制、CO2回收装置100的工作控制、流路切换阀12的流路切换控制等。
[0016]接着，将使用图2描述CO2回收装置100。如图2所示，CO2回收装置100包括电化学电池101。电化学电池101包括工作电极102、反电极103和绝缘层104。在图2所示的示例中，工作电极102、反电极103和绝缘层104分别呈板状。尽管在图2中以隔开间隔的状态示出了工作电极102、反电极103和绝缘层104，但是实际上这些部件被布置成彼此接触。
[0017]电化学电池101可以容纳在容器内(未示出)。容器可以包括气体入口和气体出口，上述气体入口用于允许CO2含有气体流入容器，上述气体出口用于允许CO2去除气体或CO2流出容器。
[0018]CO2回收装置100通过电化学反应吸附和脱附CO2，并且能够从CO2含有气体中分离和回收CO2。CO2回收装置100具有向工作电极102和反电极103施加预定电压的电源105，并且能够改变工作电极102与反电极103之间的电位差。工作电极102是负电极，反电极103是正电极。
[0019]电化学电池101通过改变工作电极102与反电极103之间的电位差在CO2回收模式(其中在工作电极102处回收CO2)与CO2排放模式(其中从工作电极102排放CO2)之间切换来工作。CO2回收模式是使电化学电池101充电的充电模式。CO2排放模式是使电化学电池101放电的放电模式。
[0020]在CO2回收模式下，在工作电极102与反电极103之间施加第一电压，并且从反电极103向工作电极102供给电子。在第一电压下，工作电极电位低于反电极电位。第一电压例如
可以处于0.5到2.0V的范围内。
[0021]在CO2排放模式下，在工作电极102与反电极103之间施加第二电压，并且从工作电极102向反电极103供给电子。第二电压是低于第一电压的电压，并且工作电极电位与反电极电位之间的大小关系并未被限定。也就是说，在CO2排放模式下，工作电极电位可以低于反电极电位、工作电极电位可以等于反电极电位、或者工作电极电位可以高于反电极电位。
[0022]如图3所示，工作电极102包括工作电极基材(电极基材)102a和CO2吸附剂102b。为了方便起见，图3示出了CO2吸附剂102b位于工作电极基材102a的外侧。然而，实际上，CO2吸附剂102b设置在多孔的工作电极基材102a的内部。
[0023]工作电极基材102a是能够使CO2穿过的多孔且导电的材料。工作电极基材102a的示例包括碳质材料和金属材料。能用于形成工作电极基材102a的碳质材料的示例包括碳纸、碳布、无纺布碳垫和多孔的气体扩散层(GDL)。能用于形成工作电极基材102a的金属材料的示例包括金属(诸如，Al或Ni)加工成网状形式的结构。
[0024]C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳回收系统，所述二氧化碳回收系统通过电化学反应从含有CO2的CO2含有气体中分离CO2，包括：电化学电池，所述电化学电池包括工作电极和反电极；其中所述工作电极包括电极基材、CO2吸附剂和粘合剂，所述工作电极与所述反电极之间的施加电压使电子从所述反电极供给到所述工作电极，并且使所述CO2吸附剂能够在供给电子时与CO2结合，所述粘合剂具有导电性，并且通过所述粘合剂将所述CO2吸附剂保持在所述电极基材中。2.如权利要求1所述的二氧化碳回收系统，其特征在于，所述粘合剂是凝胶态材料或固态材料。3.如权利要求2所述的二氧化碳回收系统，其特征在于，所述粘合剂是能够由离子液体的凝胶化获得的离子液体凝胶。4.如权利要求1所述的二氧化碳回收系统，其特征在于，所述粘合剂具有CO2渗透性。5.如权利要求4所述的二氧化碳回收系统，其特征在于，所述CO2含有气体包含多种类型的气体，所述粘合剂具有能够使CO2在CO2含有气体中所含的多种类型的气体中选择性地渗透...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅田纮章，饭岛刚，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：