【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光-电耦合的二氧化碳还原领域，更加具体地说，具体为以太阳能或者风能等可再生能源为能源来源，以温室气体二氧化碳为原料，制备体积比可控的合成气。
技术介绍
1、
2、利用膜电极反应器催化co2转化成燃料或高附加值化学品，可以在达成负碳的同时实现co2的资源化利用(phil de luna,christopher hahn,drew higgins,shaffiqa.jaffer, thomas f.jaramillo,edward h.sargent,science 2019,364,eaav3506)，为碳中和目标的实现指明了科学研究方向。目前，膜电极反应器受制于运行消耗的大量电量及随之带来的高昂成本(zhenglei yin,hanqing peng,xing wei,huan zhou,jun gong,mingming huai,li xiao,gongwei wang,juntao lu and lin zhuang,energyenviron.sci.2019,364, 1091-1094)，在经济上无法实现大规模工业化，并且高额电价正是限制其工业化的技术关键步骤。此外，目前膜电极反应器催化剂设计领域的研究主要集中于开发高性能电催化剂，将co2转化为一氧化碳(jun gu,chia-shuo hsu,lichen bai,hao ming chen,xile hu, science 2019,364,eaav3506)、甲醇(etienne boutin,minwang,johnc.lin,ma
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，为解决膜电极反应器工业化的技术问题，提出二氧化碳高值转化系统，旨在解决膜电极反应器工业化中高耗能高电价与所得产物与下游产业匹配程度不足这两大基本问题。
2、本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现。
3、二氧化碳高值转化系统，采用可再生能源作为能量来源，以二氧化碳为原料，以合成气一氧化碳和氢气的混合气体为产物，可再生能源装置与控制器相连，控制器与储能设备相连，控制器与后续的二氧化碳高值电解模块相连；
4、二氧化碳高值电解模块包括工作站、蠕动泵和膜电极反应器，控制器与二氧化碳高值电解模块的工作站、蠕动泵、膜电极反应器相连，为其提供能源；
5、工作站、蠕动泵与膜电极反应器相连，以膜电极反应器作为二氧化碳高值转化器，膜电极反应器阳极与蠕动泵、电解液收集瓶串联形成循环回路，膜电极反应器阴极与二氧化碳气源装置、气体流量计、气体产品收集装置连接；
6、在膜电极反应器的气体扩散电极上设置催化剂，催化剂为酞菁钴—碳粉催化剂体系，酞菁钴和碳粉的质量比为(1—1.1)：1，或者酞菁钴—碳纳米管催化剂体系，酞菁钴和碳纳米管的质量比为1：(12—16)。
7、在上述技术方案中，可再生能源为光伏太阳能或者风能。
8、在上述技术方案中，储能设备为铅蓄电池。
9、在上述技术方案中，控制器为最大功率点跟踪系统。
10、在上述技术方案中，工作站为电化学工作站。
11、在上述技术方案中，电解液为碱液，如1.0mol/l的氢氧化钠或者氢氧化钾的水溶液。
12、在上述技术方案中，在气体产品收集装置中设置二氧化碳气体除去装置。
13、利用二氧化碳高值转化系统调整合成气中一氧化碳和氢气比例的方法，如下：
14、催化剂为酞菁钴—碳粉催化剂体系，采用不同催化剂负载量来调整合成气中一氧化碳和氢气的比例，随着催化剂负载量的提升，一氧化碳的法拉第效率逐渐提升，氢气的法拉第效率逐渐下降
15、催化剂为酞菁钴—碳粉催化剂体系，通过变更电流密度对合成气中一氧化碳和氢气的比例进行调整
16、催化剂为酞菁钴—碳纳米管催化剂体系，进一步提升合成气中一氧化碳的比例。
17、与现有技术相比，本专利技术具有显著的创新性、优越性及实用性，具体有益效果如下：
18、(1)本专利技术创新提出以可再生能源作为膜电极反应器的能量来源，显著降低co2转化成本。以膜电极反应器中催化电极面积为1平米时，系统的整体规模为单位规模，在单位规模下进行经济核算：采用光能为能量来源时，系统的运营成本为1.57万元/年，总利润为3.52万元/年，而以市电为能量来源时系统的运营成本为6.10万元/年，总利润为-1.01万元，无法盈利。因此本专利技术从经济角度使膜电极反应器的工业化成为可能。
19、(2)本专利技术创新提出利用性能易调控的分子催化剂，制备组分比例可控的合成气。本专利技术使用的催化剂(即酞菁钴)，以二氧化碳为原料，使合成气中一氧化碳与氢气的组分比例于0.2～9.0之间连续调控，不同组分比例的合成气分别可定向对接于下游的合成氨、醇工业以及金属提纯，与下游企业良好匹配，使膜电极反应器工业化成为可能。
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1.二氧化碳高值转化系统，其特征在于，采用可再生能源作为能量来源，以二氧化碳为原料，以合成气一氧化碳和氢气的混合气体为产物，可再生能源装置与控制器相连，控制器与储能设备相连，控制器与后续的二氧化碳高值电解模块相连；
2.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，可再生能源为光伏太阳能或者风能。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，储能设备为铅蓄电池。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，控制器为最大功率点跟踪系统。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，工作站为电化学工作站。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，在气体产品收集装置中设置二氧化碳气体除去装置。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，电解液为碱液。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，电解液为1.0mol/L的氢氧化钠或者氢氧化钾的水溶液。
9.利用如权利要求1—8任意一项所述的二氧化
...【技术特征摘要】
1.二氧化碳高值转化系统，其特征在于，采用可再生能源作为能量来源，以二氧化碳为原料，以合成气一氧化碳和氢气的混合气体为产物，可再生能源装置与控制器相连，控制器与储能设备相连，控制器与后续的二氧化碳高值电解模块相连；
2.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，可再生能源为光伏太阳能或者风能。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，储能设备为铅蓄电池。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，控制器为最大功率点跟踪系统。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，工作站为电化学工作站。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳高值转化系统，其特征在于，在...
【专利技术属性】
技术研发人员：巩金龙，张鹏，秦子瀛，宋大有，胡一喆，庄皓程，王拓，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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