【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学领域，具体涉及一种电化学装置及制备氢气、醛的方法。
技术介绍
1、无水甲醛是一种重要的化工中间体，广泛应用于聚甲醛、染料、乌洛托品等下游产品的生产，这些高附加值产品的生产往往对原料甲醛中的水含量很敏感，品质控制要求严格的水含量控制。但是，目前工业上尚无成熟的技术用来进行甲醇直接脱氢制无水甲醛，而是通过甲醇氧化脱氢的路线先得到甲醛的水溶液(37％左右)，然后进行复杂的脱水工艺间接制取无水甲醛。由于甲醛-水混合物体系极易形成稳定的共沸物，通过简单的化工精馏方法很难分离得到无水甲醛或者高浓度甲醛。这就导致了无水甲醛下游产品生产成本高居不下。因此，开发出低成本、具有工业放大前景的无水甲醛工艺具有很大的实际需求。
2、甲醇直接脱氢可以生成甲醛和氢气，该反应过程没有水生成，产物均具有经济价值，而且产物易分离，是最具经济效益的无水甲醛生产工艺。甲醇脱氢反应是吸热反应，传统热催化反应需要较高的反应温度(400～900℃)，进料以惰性气体作为载气，常以铜、银、氧化锌等材料为催化剂。目前的甲醇直接脱氢反应研究集中在催化剂研制上，由于反应需要较高的温度，催化剂失活较快，并且在反应气流中甲醇浓度越高，催化剂失活越快。这导致了目前甲醇热催化脱氢直接制无水甲醛的工艺研发难以工业化推广。
技术实现思路
1、专利技术人发现，在基本不含水(h2o≤1％)的条件下对醇进行电解，能够获得基本不含水(h2o≤1％)的醛和氢气。该方法直接获得了基本不含水的醛，避免了传统方法中复杂的脱水工艺。
2、在一个实施方案中，本公开提供了一种电化学法甲醇直接脱氢制备无水甲醛和氢气的工艺。该工艺反应条件温和，生成的甲醛和氢气容易从反应体系中分离，有效地节省分离设备的投资及其操作的费用，而且副产物氢气具有较高的纯度。
3、在第一方面，本申请提供一种电化学装置，包括阴极、阳极和电化学反应室，所述阴极和阳极被配置为在所述电化学反应室内形成电场；
4、所述电化学装置还包括第一原料进口，所述第一原料进口被配置为向反应室提供第一原料；所述第一原料含有醇(例如甲醇)，所述第一原料中水的含量为1wt％以下(例如0.1wt％以下)。
5、所述电化学反应室被配置为电解所述第一原料。
6、在一些实施方案中，所述第一原料为甲醇，所述甲醇在所述电场作用下发生如下电解反应：
7、阳极反应：2ch3o-→ch2o+ch3oh+2e-
8、阴极反应：2ch3oh→2ch3o-+h2-2e-
9、总反应：ch3oh→ch2o+h2。
10、在一些实施方案中，电化学装置还包括隔膜，所述隔膜是液体可透过的和/或离子可透过的，所述隔膜将所述电化学反应室分隔出阴极区域和阳极区域，所述阴极被设置在阴极区域，所述阳极被设置在阳极区域。
11、在一些实施方案中，所述隔膜的材质选自：聚四氟乙烯、聚丙烯或聚醚砜。
12、在一些实施方案中，所述隔膜的孔径为0.01～1μm，例如0.1～0.3μm。
13、在一些实施方案中，所述第一原料进口位于所述阴极区域，其被配置为向所述阴极区域提供第一原料。
14、在一些实施方案中，所述电化学装置还包括第二原料进口，所述第二原料进口位于所述阳极区域，其被配置为向反应室提供第二原料，所述第二原料含有醇盐阴离子，且所述第二原料中水的含量为1wt％以下(例如0.1wt％以下)。
15、在一些实施方案中，所述第一原料和/或所述第二原料含有电解质，所述电解质选自碱金属醇盐(甲醇钠、甲醇锂、甲醇钾)、碱金属氢氧化物(氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾)、或其组合。
16、在一些实施方案中，所述第一原料为甲醇。
17、在一些实施方案中，所述第二原料为碱金属甲醇盐(例如甲醇钠、甲醇钾、甲醇锂)的甲醇溶液。
18、在一些实施方案中，所述阴极区域设有气体出口和/或液体出口。
19、在一些实施方案中，所述阳极区域设有气体出口和/或液体出口。
20、在一些实施方案中，所述阴极包括阴极流道板(flow plate)，所述阴极流道板是导电的，且表面设有导流槽；
21、在一些实施方案中，所述阳极包括阳极流道板(flow plate)，所述阳极流道板是导电的，且表面设有导流槽；所述第一原料进口向阴极流道板的导流槽提供第一原料。
22、在一些实施方案中，所述电化学装置包括出口，其将阴极区域的一个或多个产物排出电化学装置，所述出口与阴极流道板的导流槽连通；
23、在一些实施方案中，所述电化学装置包括阳极液体出口241，其将阳极区域的一个或多个产物排出电化学装置，所述阳极液体出口241与阳极的流道板的导流槽连通；
24、优选地，所述出口处还设置有气液分离阀；
25、优选地，所述阳极液体出口241处还设置有气液分离阀。
26、在一些实施方案中，所述阴极包括阴极催化部，所述第一催化部含有以下一种或多种：元素m的单质、合金、氧化物、盐或其复合物，元素m选自贵金属或过渡金属元素；
27、在一些实施方案中，所述阳极包括阳极催化部，所述第二催化部含有以下一种或多种：元素n的单质、合金、氧化物、盐或其组合，元素n选自贵金属或过渡金属元素。
28、在一些实施方案中，阴极催化部选自cu、cu2o或其组合，例如cu/cu2o复合催化剂。
29、在一些实施方案中，阳极催化部选自cu。
30、在一些实施方案中，贵金属选自pt、pd或au。
31、在一些实施方案中，过渡金属选自cu、ni、co。
32、在一些实施方案中，m为选自cu、pt、pd或au，优选为cu。
33、在一些实施方案中，n为cu、pt、ni，优选为cu。
34、在一些实施方案中，所述阴极催化部是导电的。
35、在一些实施方案中，所述阳极催化部是导电的。
36、在一些实施方案中，所述阴极催化部具有多孔结构。
37、在一些实施方案中，所述阳极催化部具有多孔结构。
38、在一些实施方案中，所述阴极包括阴极流道板(flow plate)和所述阴极催化部，所述流道板是导电的，且表面设有导流槽；所述阴极催化部覆盖在所述流道板具有导流槽的一侧。
39、在一些实施方案中，所述阳极包括阳极流道板(flow plate)和所述阴极催化部，所述流道板是导电的，且表面设有导流槽；所述阳极催化部覆盖在所述流道板具有导流槽的一侧。
40、在一些实施方案中，电化学装置还包括原料提供装置，所述原料提供装置向所述第一原料进口提供第一原料，所述第一原料含有醇，且所述第一原料中水的含量为1wt％以下(例如0.1wt％以下)。
41、在一些方面，本公开提供一种电化学堆，包括第一电化学装置和第二电化学装置，第一电化学装置和第二电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电化学装置，包括阴极、阳极和电化学反应室，所述阴极和阳极被配置为在所述电化学反应室内形成电场；
2.根据权利要求1所述的装置，所述第一原料为甲醇，所述甲醇在所述电场作用下发生如下电解反应：
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其包括一个或多个加热装置，所述一个或多个加热装置被配置为加热以下一个或多个对象：阴极、阳极、电化学反应室。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，还包括隔膜，所述隔膜是液体和/或离子可透过的，所述隔膜将所述电化学反应室分隔出阴极区域和阳极区域，所述阴极被设置在阴极区域，所述阳极被设置在阳极区域。
5.根据权利要求4所述的电化学装置，其具有以下一项或多项特征：
6.根据权利要求5所述的电化学装置，所述第一原料和/或所述第二原料含有电解质，所述电解质选自碱金属醇盐、碱金属氢氧化物、或其组合。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其具有以下一项或多项特征：
8.根据权利要求7所述的电化学装置，其具有以下一项或多项特征：
9.一种电化学堆，包括第一电化学装置和第二电
10.一种制备氢气的方法，包括：
11.一种制备醛的方法，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电化学装置，包括阴极、阳极和电化学反应室，所述阴极和阳极被配置为在所述电化学反应室内形成电场；
2.根据权利要求1所述的装置，所述第一原料为甲醇，所述甲醇在所述电场作用下发生如下电解反应：
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其包括一个或多个加热装置，所述一个或多个加热装置被配置为加热以下一个或多个对象：阴极、阳极、电化学反应室。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，还包括隔膜，所述隔膜是液体和/或离子可透过的，所述隔膜将所述电化学反应室分隔出阴极区域和阳极区域，所述阴极被设置在阴极区域，所述阳极被设置在阳极区域。
5.根据权利要求4所述的电化学装置，其具有以下...
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