一种堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置，属于碳捕集与利用领域，包括：自下往上依次为托台、反应腔和上盖；托台侧面设置有进液口，与反应腔间设有可拆卸式导流板；反应腔前、后内表面上设置有插槽，插槽中安装有可自由调整、拆卸的阴极电极板和阳极电极板，二者交错堆叠排布，反应腔侧面设置有溢流板和出液口；上盖的左、右侧面分别设置有进气口和出气口。电解液中的水在阳极电极板处发生氧化反应生成氧气和H

【技术实现步骤摘要】
一种堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置


[0001]本专利技术属于碳捕集与利用领域，更具体地，涉及一种堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置。

技术介绍

[0002]随着工业现代化的快速发展，燃料短缺和环境恶化成为亟待解决的严重问题。温室气体的持续排放严重破坏了自然碳平衡。CO2作为温室气体的主要代表成分，如何将其捕集利用以转化为碳氢化合物燃料具有重要意义。碳捕集与利用(Carbon Capture Utilization，CCU)技术是将生产过程中排放的CO2进行提纯，继而投入到新的生产过程中循环再利用，而不是简单地封存，是一种从大气中提取CO2用于制备有价值化学品的正价值应用。
[0003]现有CCU技术中，CO2电催化还原技术以过剩的可再生电力为能源来实现化学储能，反应在常温常压下进行，且能够实现人为的闭合碳循环，已然成为当下的研究热点。然而，当前相关研究主要集中于电极催化剂材料本身的设计与优化。实际上，一个完整的CO2电催化还原系统是由多部分组成的，除催化剂材料本身外，电解液、离子交换膜、电解池等部分都可能对系统的整体性能产生直接影响。在已有催化剂性能的基础之上，完善电解池的结构可进一步提升CO2电催化还原整体性能。因此，目前需要一种高效的电催化还原装置来实现CO2向高附加值化学品的转化。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置，其目的在于实现电催化还原CO2向高附加值化学品的高效转化，并灵活调节装置的容积效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置，其特征在于，自下往上依次包括托台、反应腔和上盖；所述托台的侧面设置有进液口；所述反应腔的前、后内侧表面上设置有插槽，所述插槽中安装有可拆卸的阴极电极板和阳极电极板，且所述阴极电极板和所述阳极电极板交错堆叠分布，所述阴极电极板和所述阳极电极板的数量以及间距均可调整，所述反应腔的侧面设置有出液口；所述上盖的左、右侧面分别设置有进气口和出气口。
[0006]更进一步地，还包括：导流板，可拆卸地设置在所述托台和所述反应腔之间，用于令进入所述反应腔内各处的电解液的流速和压力趋于平衡。
[0007]更进一步地，还包括：溢流板，设置在所述反应腔的内部，且位于所述出液口侧，所述溢流板的高度高于所述阴极电极板和所述阳极电极板的高度。
[0008]更进一步地，所述上盖中设置有导线接口，供电导线经所述导线接口连接所述阴极电极板和所述阳极电极板。
[0009]更进一步地，进入所述反应腔内的电解液为CO2饱和盐溶液，所述阴极电极板和所
述阳极电极板为负载有电催化剂的导电板材。
[0010]更进一步地，所述进气口用于引入吹扫气，以将二氧化碳电催化还原反应生成的气态产物和残余CO2从所述出气口吹离装置。
[0011]更进一步地，溶解有二氧化碳的电解液经所述进液口进入所述反应腔内，自下而上流过所述阴极电极板和所述阳极电极板；所述电解液中的水在所述阳极电极板处发生氧化反应生成氧气和H+，所述电解液中的二氧化碳在所述阴极电极板处发生还原反应，还原反应获得的电子与H
+
结合以转化为碳氢产物；反应产生的液态产物溶解于所述电解液中，并经所述出液口流出；经所述进气口引入的吹扫气带动反应产生的气态产物从所述出气口流出。
[0012]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0013](1)提供一种堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置，其内部的阴、阳极电极板以小间距连续交错堆叠布置的形式可拆卸安装在插槽中，使得装置体积小、容积效率大，并且可以根据实际需求来灵活自由调节电极板的排布距离和使用数量，从而使得装置在不同场景下均能实现最充分的电催化还原反应，提高装置电催化还原反应性能的普适性；
[0014](2)在装置中配备导流板，实现进入反应腔内的电解液各处流速和压力趋向均衡，保证反应腔内电催化还原反应的均匀稳定进行，且可以根据实际应用来相应更换导流板，以保证电解液的流速和压力符合电催化还原反应的需求；
[0015](3)在装置中设置气/液产物流出口，实现气态产物与液态产物的有序分离，通过配合相关气/液产物处理设备，从而实现二氧化碳电催化还原反应的持续进行，设备运行具有能耗小、成本低等优点，对碳捕集与利用技术的推广应用具有重要意义。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例提供的堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术实施例提供的堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置的整体示意图。
[0018]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
[0019]1为托台，2为反应腔，3为上盖，4为进液口，5为插槽，6为阴极电极板，7为阳极电极板，8为出液口，9为进气口，10为出气口，11为导流板，12为溢流板，13为导线接口。
具体实施方式
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0021]在本专利技术中，本专利技术及附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0022]图1为本专利技术实施例提供的堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置的结构示意图。参阅图1，结合图2，对本实施例中堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置进行详细说明。
[0023]堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置，自下往上依次包括托台1、反应腔2和上盖3。托台1的侧面设置有进液口4。反应腔2的前、后内侧表面上设置有插槽5，插槽5中安装有
可拆卸的阴极电极板6和阳极电极板7，且阴极电极板6和阳极电极板7交错堆叠分布。阴极电极板6和阳极电极板7的数量以及间距均可调整。反应腔2的侧面设置有出液口8。上盖3的左、右侧面分别设置有进气口9和出气口10。
[0024]插槽5可以以非常小的间距连续交错堆叠布置的形式来固定多个阴极电极板6和多个阳极电极板7，并且可以根据需求调节电极板的排布距离和数量，实现大的容积效率。阴极电极板6和阳极电极板7交错堆叠分布，是指按照阳极
‑
阴极
‑
阳极
‑
阴极的形式分布。
[0025]优选地，堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置还包括：导流板11，可拆卸地设置在托台1和反应腔2之间，用于令进入反应腔2内各处的电解液的流速和压力趋于平衡。可以根据实际应用来相应更换导流板11，以保证电解液的流速和压力符合电催化还原反应的需求。
[0026]优选地，堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置还包括：溢流板12，设置在反应腔2的内部，且位于出液口8侧，溢流板12的高度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置，其特征在于，自下往上依次包括托台(1)、反应腔(2)和上盖(3)；所述托台(1)的侧面设置有进液口(4)；所述反应腔(2)的前、后内侧表面上设置有插槽(5)，所述插槽(5)中安装有可拆卸的阴极电极板(6)和阳极电极板(7)，且所述阴极电极板(6)和所述阳极电极板(7)交错堆叠分布，所述阴极电极板(6)和所述阳极电极板(7)的数量以及间距均可调整，所述反应腔(2)的侧面设置有出液口(8)；所述上盖(3)的左、右侧面分别设置有进气口(9)和出气口(10)。2.如权利要求1所述的堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置，其特征在于，还包括：导流板(11)，可拆卸地设置在所述托台(1)和所述反应腔(2)之间，用于令进入所述反应腔(2)内各处的电解液的流速和压力趋于平衡。3.如权利要求1所述的堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置，其特征在于，还包括：溢流板(12)，设置在所述反应腔(2)的内部，且位于所述出液口(8)侧，所述溢流板(12)的高度高于所述阴极电极板(6)和所述阳极电极板(7)的高度。4.如权利要求1所述的堆叠式二氧化碳电催化还原反应装置，其特征在于，所述上盖(3)中设置有导线接口(13)，供电导线经...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永椿，曲同鑫，熊卓，魏书洲，张军营，
申请(专利权)人：三河发电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：