一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法技术

一种管状电催化CO2还原电解池，包括阴极、阳极和外壳，所述阳极、所述阴极、所述外壳均为柱体结构，所述阳极和所述阴极分别置于所述外壳内，并且所述阳极、所述阴极、所述外壳三者相互平行且互不接触；所述外壳相互平行两个面的位置分别为所述外壳的第一端、第二端，所述第一端分别设置入液口和/或入气口，所述第二端分别设置出液口和/或出气口，用于实现电解液、CO2的流通。本发明专利技术有效控制了传统膜电极组装电解池在体系三相界面发生碳酸盐析的问题，高效催化CO2还原，有效控制了传统膜电极组装电解池在体系三相界面发生碳酸盐析的问题；增强了电解池的实用性，拓宽膜电极组装电解池的适用范围，具有较高的稳定性。具有较高的稳定性。具有较高的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电解池
，更具体的说，特别涉及一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法。

技术介绍

[0002]化石能源的燃烧，导致大量的二氧化碳（CO2）排放进入大气中，从而引发了全球变暖、温室效应等一系列严峻的人类挑战。
[0003]通过电化学手段催化CO2还原反应能够将温室气体CO2转化为有价值的燃料和化学品是一种非常有潜力的碳中和策略。在产生的一系列化学增值产品中，CO2催化还原为CO的研究受到广泛关注。膜电极组装电解池催化还原CO2是常用的手段之一，利用膜电极组装电解池在催化还原CO2可达到很高的CO法拉第效率。然而，膜电极组装电解池并不能克服还原过程中碳酸盐析出的问题。同时，由于膜电极组装电解池池型设计，使电解池自身在特殊领域的灵活应用方面受到极大限制。
[0004]因此，现有技术存在的问题，有待于进一步改进和发展。

技术实现思路

[0005]（一）专利技术目的：为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法。
[0006]（二）技术方案：为了解决上述技术问题，本技术方案提供一种管状电催化CO2还原电解池，包括阴极、阳极和外壳，所述阳极、所述阴极、所述外壳均为柱体结构，所述阳极和所述阴极分别置于所述外壳内，并且所述阳极、所述阴极、所述外壳三者相互平行且互不接触；所述外壳相互平行两个面的位置分别为所述外壳的第一端、第二端，所述第一端分别设置入液口和/或入气口，所述第二端分别设置出液口和/或出气口，用于实现电解液、CO2的流通。
[0007]所述一种管状电催化CO2还原电解池，其中，所述阴极包括基底层和溅射层，所述基底层是厚度为0.05
‑
0.5mm的银基底，所述溅射层为溅射于所述基底层表面的纳米银，其厚度为200
‑
600nm。
[0008]所述一种管状电催化CO2还原电解池，其中，所述阴极与所述阳极之间设置隔膜，所述隔膜为内部中空的柱体结构，所述隔膜将所述阴极和所述阳极分别置于两个容置空间内。
[0009]所述一种管状电催化CO2还原电解池，其中，所述阳极、所述隔膜、所述阴极、所述外壳由里及外依次套设为一体；所述入液口和所述出液口为分别设置在所述隔膜两端的第一管体，所述隔膜内的中空通道为液流通道，实现电解液的流通；所述入气口和所述出气口为分别设置在所述隔膜与所述外壳之间的中空通道两
端的第二管体，所述隔膜与所述外壳之间的中空通道为气流通道，实现CO2的流通。
[0010]所述一种管状电催化CO2还原电解池，其中，所述阴极、所述阳极为多孔结构，即所述阴极、所述阳极表面分布有密集的小孔。
[0011]所述一种管状电催化CO2还原电解池，其中，所述隔膜设置在所述外壳内，所述阴极设置在所述外壳与所述隔膜之间的空间内，所述阳极设置在所述隔膜内；所述入液口和所述出液口为分别设置在所述隔膜两端的第一管体，所述隔膜内的中空通道为液流通道，实现电解液的流通；所述入气口和所述出气口为分别设置在所述隔膜与所述外壳之间的中空通道两端的第二管体，所述隔膜与所述外壳之间的中空通道为气流通道，实现CO2的流通。
[0012]所述一种管状电催化CO2还原电解池，其中，所述阳极为镍材料。
[0013]所述一种管状电催化CO2还原电解池，其中，所述电解液包括酸性电解液、碱性电解液、中性电解液。
[0014]一种管状电催化CO2还原电解池制备方法，包括以下步骤，步骤一，采用磁控溅射法在多孔银电极上溅射一层纳米银，作为阴极；步骤二，制备电解池的阳极；步骤三，将所述阳极和所述阴极分别放置在外壳内，并且所述阳极、所述阴极、所述外壳三者相互平行且互不接触；将所述外壳的第一端分别设置入液口和入气口，将所述外壳的第二端分别设置出液口和出气口；步骤四，将电解液连接入液口，将CO2气体连接入气口，运行电催化CO2还原电解池。
[0015]所述一种管状电催化CO2还原电解池制备方法，其中，所述步骤一包括，称取2
‑
10g银粉放置平板，用刮刀压平整，厚度在0.05
‑
0.5mm；在500
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900℃的真空管式炉中烧结三小时后降温，得到多孔银基底；将长度为10cm，宽度为1.2cm的多孔银基底，放入磁控溅射仪中，在多孔银基底表面溅射一层厚度在200
‑
600nm的纳米银；溅射结束后反复冲洗，并干燥得到所述阴极。
[0016]（三）有益效果：本专利技术提供一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法有效控制了传统膜电极组装电解池在体系三相界面发生碳酸盐析的问题，高效催化CO2还原，有效控制了传统膜电极组装电解池在体系三相界面发生碳酸盐析的问题；增强了电解池的实用性，拓宽膜电极组装电解池的适用范围，具有较高的稳定性。
附图说明
[0017]图1是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池一个优选实施例的整体结构示意图；图2是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池一个优选实施例的剖面结构示意图；图3是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池一个优选实施例的切面结构示意图；图4是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池另一个优选实施例的整体结构示意图；图5是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池另一个优选实施例的剖面结构示意图；图6是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池另一个优选实施例的切面结构示意图；
图7是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法在200mAcm
–2的电流条件下管状电解池催化CO2还原5个小时之内的的法拉第效率图；图8是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法在200mAcm
–2的电流条件下管状电解池催化CO2还原5个小时过程中的变化趋势；图9是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法溅射Ag厚度对CO2还原产物法拉第效率的影响；图10是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法基底厚度对CO2还原产物法拉第效率的影响；图11是本专利技术一种管状电催化CO2还原电解池及其制备方法中不同电流密度下电压变化值。
[0018]1‑
阳极；2
‑
隔膜；3
‑
阴极；4
‑
外壳；5
‑
液流通道；6
‑
气流通道。
具体实施方式
[0019]下面结合优选的实施例对本专利技术做进一步详细说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本专利技术的保护范围。
[0020]附图是本专利技术的实施例的示意图，需要注意的是，此附图仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本专利技术的实际要求保护范围构成限制。
[0021]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管状电催化CO2还原电解池，包括阴极、阳极和外壳，其特征在于，所述阳极、所述阴极、所述外壳均为柱体结构，所述阳极和所述阴极分别置于所述外壳内，并且所述阳极、所述阴极、所述外壳三者相互平行且互不接触；所述外壳相互平行两个面的位置分别为所述外壳的第一端、第二端，所述第一端分别设置入液口和/或入气口，所述第二端分别设置出液口和/或出气口，用于实现电解液、CO2的流通。2.根据权利要求1所述一种管状电催化CO2还原电解池，其特征在于，所述阴极包括基底层和溅射层，所述基底层是厚度为0.05
‑
0.5mm的银基底，所述溅射层为溅射于所述基底层表面的纳米银，其厚度为200
‑
600nm。3.根据权利要求1所述一种管状电催化CO2还原电解池，其特征在于，所述阴极与所述阳极之间设置隔膜，所述隔膜为内部中空的柱体结构，所述隔膜将所述阴极和所述阳极分别置于两个容置空间内。4.根据权利要求3所述一种管状电催化CO2还原电解池，其特征在于，所述阳极、所述隔膜、所述阴极、所述外壳由里及外依次套设为一体；所述入液口和所述出液口为分别设置在所述隔膜两端的第一管体，所述隔膜内的中空通道为液流通道，实现电解液的流通；所述入气口和所述出气口为分别设置在所述隔膜与所述外壳之间的中空通道两端的第二管体，所述隔膜与所述外壳之间的中空通道为气流通道，实现CO2的流通。5.根据权利要求4所述一种管状电催化CO2还原电解池，其特征在于，所述阴极、所述阳极为多孔结构，即所述阴极、所述阳极表面分布有密集的小孔。6.根据权利要求3所述一种管状电催化CO2还原电解池，其特征在于，所述隔膜设置在所述外壳内，所述阴极设置在所述外壳与...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗景山，沈照熙，
申请(专利权)人：三碳安徽科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：