一种基于固体氧化物电解池电化学氧化烷烃脱氢制烯烃的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于固体氧化物电解池电化学氧化烷烃脱氢制烯烃的系统及方法。该系统包括固体氧化物电解池反应器、管式炉和外加电源，反应器包括陶瓷管和位于陶瓷管中的固体氧化物电解池，固体氧化物电解池包括阴极、阳极、和电解质，反应器位于管式炉中，固体氧化物电解池的两端连接外加电源。烷烃气体直接通入到固体氧化物电解池的阳极，氧化性气体直接通入到阴极，通过外加电压，将阴极处产生的氧离子在电压驱动下经过致密电解质传输到阳极和阳极侧含烷烃气体发生电化学氧化脱氢反应，实现电化学氧化烷烃脱氢生成烯烃的高转化率和高选择性的目的。本发明专利技术解决了现有氧化脱氢技术选择性低，利用成本高，以及危险性的问题。以及危险性的问题。以及危险性的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于固体氧化物电解池电化学氧化烷烃脱氢制烯烃的系统及方法


[0001]本专利技术涉及氧化烷烃脱氢
，具体涉及一种基于固体氧化物电解池电化学氧化烷烃脱氢制烯烃的系统及方法

技术介绍

[0002]以甲烷、乙烷为代表的低碳烷烃是天然气(油田气、气田气、煤层气、泥火山气等)、生物质气(沼气)等碳基能源的主要成分。目前很多低碳烷烃并没有得到有效利用，而是直接采取燃烧方式进行处置，造成巨大的能源浪费以及二氧化碳排放。伴随着碳减排需求愈加迫切，如何有效的将低碳烷烃转化为高附加值化学品是工业界和科技界急需突破的技术难题。在众多可能的转化产物中，作为工业基本原料的低碳烯烃有着很高的经济价值，且其液化存储技术已经非常的成熟，是目前最受关注的烷烃转化产物之一。目前烷烃转化为烯烃的主要方式包括直接裂解脱氢反应、氧化脱氢反应。从热力学角度分析，直接裂解低碳烷烃脱氢制烯烃只有在很高的温度下(～1200℃)才能实现，有着很高的能耗。此外，且其竞争产物如乙炔、苯、碳等有着更加有力的热力学驱动力，从而导致其烯烃选择性很低。通过在反应中引入O2、CO2等氧化剂，进行烷烃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于固体氧化物电解池电化学氧化烷烃脱氢制烯烃的系统，其特征在于，该系统包括固体氧化物电解池反应器、管式炉(9)，外层密封石英管(6)、外加电源(7)和内部石英导气管(10)；所述固体氧化物电解池反应器包括陶瓷管(4)和位于陶瓷管(4)中的固体氧化物电解池(5)；所述固体氧化物电解池(5)包括阴极(1)、阳极(3)和电解质(2)，阳极(3)侧设置含烷烃气体进出口，阴极(1)侧设置氧化性气体进出口；所述固体氧化物电解池反应器套设于外层密封石英管(6)中，所述外层密封石英管(6)位于所述管式炉(9)中，所述内部石英导气管(10)与固体氧化物电解池反应器连接；所述固体氧化物电解池(5)的两端用Ag线(8)连接所述外加电源(7)，所述固体氧化物电解池(5)在外加偏压、600
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900℃高温下进行电解，用于高效电化学氧化烷烃脱氢制烯烃。2.根据权利要求1所述基于固体氧化物电解池电化学氧化烷烃脱氢制烯烃的系统，其特征在于，所述电解质是以镧锶镓镁氧化物为代表的镓酸镧系列氧离子导体电解质，所述阳极和阴极是以锶钛钴铁氧化物为代表的钛酸锶或铁酸锶系列氧化物的对称电极材料。3.根据权利要求2所述基于固体氧化物电解池电化学氧化烷烃脱氢制烯烃的系统，其特征在于，所述电解质为LSGM，所述阳极为STCF钙钛矿氧化物；所述阴极为STCF钙钛矿氧化物。4.根据权利要求3所述基于固体氧化物电解池电化学氧化烷烃脱氢制烯烃的系统，其特征在于，所述固体氧化物电解池(5)的制备方法包括以下步骤：(1)将碳酸锶、钛的氧化物、钴的氧化物和铁的氧化物均匀混合一起，然后置于空气气氛中高温煅烧，得到所用电极材料STCF；所述高温煅烧为1100
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1300℃下煅烧5
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15h；(2)将镧的氧化物、碳酸锶、镓的氧化物和镁的氧化物均匀混合一起，然后置于空气气氛中高温煅烧，得到所用的电解质材料LSGM前驱体粉体；所述高温煅烧为1100
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1300℃下煅烧5
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15h；(3)将上述得到的LSGM前驱体粉体与有机粘合剂混合均匀；将干燥后的粉体干压成LSGM素坯片；然后将LSGM素坯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕，孙翔，叶永键，周梦珍，潘俊贤，李嘉慧，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：