电化学驱动的二氧化碳分离器制造技术

公开了包括电化学驱动的二氧化碳分离器的电化学装置，所述装置包括由阴离子交换聚合物和电荷存储化合物(如氢氧化镍)组成的电极和包含阴离子交换聚合物的膜，所述膜具有用于使含二氧化碳气体流入所述膜内的通道。使含二氧化碳气体流入所述膜内的通道。使含二氧化碳气体流入所述膜内的通道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学驱动的二氧化碳分离器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年5月20日提交的美国临时申请第63/027,760号的权益，其全部公开通过引用整体并入本文。
[0003]关于联邦资助的研究或开发的声明
[0004]本专利技术是在美国能源部高级研究计划局
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能源(ARPA
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E)授予的DE
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AR0001034的资助下在政府支持下完成的。政府享有本专利技术的某些权利。


[0005]公开了电化学装置，特别是电化学驱动的二氧化碳分离器(EDCS)，也称为外部电流电化学泵(eECP)。EDCS可用于从空气中分离二氧化碳的方法中。

技术介绍

[0006]来自化石燃料的燃烧和其它来源的二氧化碳(CO2)的排放引起大气中CO2的积累，从而导致气候变化，给所有社会带来代价高昂的后果。虽然碳中和替代品对于化石燃料的许多用途都是可行的，但某些应用几乎没有经济上可行的替代品。对于这些应用，碳基燃料的持续使用可以通过捕获CO2并将CO2封存到地下，或将CO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从含二氧化碳气体中分离二氧化碳的电化学驱动的二氧化碳分离器(EDCS)，所述EDCS包含：电池，所述电池包含：能够充当阳极或阴极的两个电极，所述两个电极包含电荷存储化合物和阴离子交换聚合物，所述电荷存储化合物在充当所述阴极时能够反应形成氢氧化物并且在充当所述阳极时能够反应消耗氢氧化物；与所述两个电极相邻并且分隔所述两个电极的膜，所述膜包含阴离子交换聚合物；适于含二氧化碳气体流入所述膜内的通道；适于二氧化碳流出并限定与充当所述阳极的所述电极接触的开口的通道；和适于二氧化碳流出并限定与充当所述阴极的所述电极接触的开口的通道；其中所述电池被适配成使得在运行中：在充当所述阴极的所述电极处产生的所述氢氧化物被传输到所述膜中；所述含二氧化碳气体与所述膜接触，并且所述二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸氢根离子、碳酸根离子或碳酸氢根和碳酸根离子；所述碳酸氢根离子、碳酸根离子或碳酸氢根和碳酸根离子通过所述膜传输至充当所述阳极的所述电极；所述碳酸氢根离子、碳酸根离子或碳酸氢根和碳酸根离子在充当所述阳极的所述电极处反应生成二氧化碳和水；并且所述二氧化碳通过适于充当所述阳极的所述电极的二氧化碳流出的所述通道从所述EDCS排放。2.一种用于从含二氧化碳气体中分离二氧化碳的电化学驱动的二氧化碳分离器(EDCS)，所述EDCS包含：电池，所述电池包含：能够充当阳极或阴极的两个电极，所述两个电极包含任选地处于部分氧化状态的氢氧化镍和阴离子交换聚合物，所述氢氧化镍在充当所述阴极时能够反应形成氢氧化物并且在充当所述阳极时能够反应消耗氢氧化物；与所述两个电极相邻并且分隔所述两个电极的膜，所述膜包含阴离子交换聚合物；适于二氧化碳流出或含二氧化碳气体流入并限定与充当所述阳极的所述电极接触的开口的通道；和适于二氧化碳流出或含二氧化碳气体流入并限定与充当所述阴极的所述电极接触的开口的通道；其中所述电池被适配成使得在运行中：在充当所述阴极的所述电极处产生氢氧化物；所述含二氧化碳气体与充当所述阴极的所述电极接触，并且所述二氧化碳与氢氧根离子反应生成碳酸氢根离子、碳酸根离子或碳酸氢根和碳酸根离子；所述碳酸氢根离子、碳酸根离子或碳酸氢根和碳酸根离子通过所述膜传输至充当所述阳极的所述电极；并且所述碳酸氢根离子、碳酸根离子或碳酸氢根和碳酸根离子在充当所述阳极的所述电极处反应形成二氧化碳和水。
3.根据权利要求1或2所述的EDCS，其中所述EDCS进一步包含用于向所述电极供应电流的电源，其中所述电源适于交替地反转电流的方向，从而允许每个电极依次充当所述阳极和所述阴极。4.根据权利要求1或2所述的EDCS，其中所述EDCS进一步包含用于向所述电极供应电流的电源；以及耦接到所述电源和所述电极的电子开关；其中所述电子开关适于交替地反转电流的方向，从而允许每个电极依次充当所述阳极和所述阴极。5.根据权利要求1至4中任一项所述的EDCS，其中所述EDCS进一步包含与所述电极中的每一个相邻的集电器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的EDCS，其中所述电荷存储化合物包含金属氢氧化物、金属羟基氧化物、金属氧化物或储氢合金。7.根据权利要求6所述的EDCS，其中所述电荷存储化合物包含氢氧化镍、二氧化锰、处于部分荷电状态的氢氧化镍或氢化镍镧。8.根据权利要求1至7中任一项所述的EDCS，其中所述EDCS进一步包含位于所述膜和所述两个电极中的每一个之间的离聚物层，所述离聚物层沿着所述两个电极中的每一个的端部延伸到所述集电器，所述离聚物层适于密封从充当所述阳极的所述电极内的充当所述阳极的所述电极以及用于使二氧化碳从充当所述阳极的所述电极流出的通道释放的二氧化碳。9.根据权利要求8所述的EDCS，其中所述离聚物层包含阴离子交换聚合物。10.根据权利要求1至9中任一项所述的EDCS，其中所述两个电极的所述阴离子交换聚合物、所述膜的所述阴离子交换聚合物和/或所述离聚物层的阴离子交换膜独立地包含季铵或咪唑鎓基团和不含醚基团的聚合物主链。11.根据权利要求1至9中任一项所述的EDCS，其中所述两个电极的所述阴离子交换聚合物、所述膜的所述阴离子交换聚合物和/或所述离聚物层的阴离子交换膜独立地包含聚(芳基哌啶鎓)、烷基铵官能化聚(芳基亚烷基)、取代的咪唑鎓官能化聚(芳基亚烷基)、烷基铵官能化聚(苯乙烯)、取代的咪唑鎓官能化聚(苯乙烯)、烷基铵官能化聚(苯乙烯
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二乙烯苯)、取代的咪唑鎓官能化聚(苯乙烯
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二乙烯苯)、烷基铵官能化聚(苯乙烯嵌段乙烯
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丁二烯嵌段苯乙烯)、取代的咪唑鎓官能化聚(苯乙烯嵌段乙烯
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丁二烯嵌段苯乙烯)、烷基铵官能化聚(乙烯)、取代的咪唑鎓官能化聚(乙烯)、烷基铵官能化聚(四氟乙烯)、取代的咪唑鎓官能化聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y，
申请(专利权)人：特拉华大学，
类型：发明
国别省市：