一种阴极电极组合件、电解槽装置、电催化碳酸氢盐转化的方法及应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种阴极电极组合件，在阴极电极两侧分别设置疏水层和阴离子聚合物凝胶层，通过疏水层实现通过CO<subgt;2</subgt;分子，阻止水分子进入阴极电极，避免或减少析氢反应，通过凝胶层阻止OH<supgt;‑</supgt;扩散，为还原反应提供碱性环境，促进CO<subgt;2</subgt;分子还原；本发明专利技术还公开了一种采用所述阴极电极组合件的电解槽装置，通过阴极电极组合件与特殊引流方式的结合，避免或减少阴极液产生的OH<supgt;‑</supgt;向阳极扩散，为CO<subgt;2</subgt;还原反应提供充足的碱性环境，并避免或减少OH<supgt;‑</supgt;与CO<subgt;2</subgt;反应，提升CO<subgt;2</subgt;还原的拉第效率。将该电解槽装置应用于催化碳酸氢盐溶液直接制备乙烯，与现有装置相比，该装置保证了催化剂表面充足的二氧化碳供应，能实现大电流密度下高法拉第效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阴极电极组合件、电解槽装置、电催化碳酸氢盐转化的方法及应用，属于co2转化。

技术介绍

1、碳排放问题受到全球关注。利用清洁能源驱动电催化co2还原是一种有前景的碳减排方式，可以把co2转化成高附加值产物。然而，传统的co2还原过程需要高纯和高压co2作为原材料，这会涉及到一系列高能耗的步骤，如co2释放、压缩和产物分离，这增加了整个反应过程的能耗。目前，通过碳酸氢盐电解槽直接电解co2捕获后的碳酸氢盐水溶液是一种有前景的替代方法。

2、碳酸氢盐电解槽可以通过集成co2捕获与转化为一体，实现将废气中的co2直接转化为有价值的碳产物。然而，目前碳酸氢盐电解槽技术还处于初级阶段，对这一过程的系统研究还比较少。现有技术中，在碳酸氢盐电解槽中进行co2还原，co和甲酸是报道的最主要的产物。然而，co和甲酸的能量密度低以及有限的市场需求，限制了其大规模的生产。相比之下，市场规模更大、能源效率更高的多碳碳氢产物，如乙烯，被认为是更有前景的目标。乙烯作为一种重要的前体，在全球范围内广泛用于塑料合成，乙烯的全球市场规模现已超过每年8000万吨本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种阴极电极组合件，其特征在于，包括阴极电极以及分别设于阴极电极两侧的疏水层和阴离子聚合物凝胶层，所述阴极电极包括导电基底和设在导电基底上的催化剂层，所述催化剂层位于导电基底和阴离子聚合物凝胶层之间，所述催化剂为能够催化CO2发生还原反应的催化剂。

2.如权利要求1所述阴极电极组合件，其特征在于，所述阴离子聚合物凝胶层的材料为聚苯乙烯磺酸钠、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或全氟磺酸基聚合物凝胶材料；所述疏水层的材料为PTFE或PVDF。

3.如权利要求1或2所述阴极电极组合件，其特征在于，所述疏水层厚度为5-100μm，所述阴离子聚合物凝...

【技术特征摘要】

1.一种阴极电极组合件，其特征在于，包括阴极电极以及分别设于阴极电极两侧的疏水层和阴离子聚合物凝胶层，所述阴极电极包括导电基底和设在导电基底上的催化剂层，所述催化剂层位于导电基底和阴离子聚合物凝胶层之间，所述催化剂为能够催化co2发生还原反应的催化剂。

2.如权利要求1所述阴极电极组合件，其特征在于，所述阴离子聚合物凝胶层的材料为聚苯乙烯磺酸钠、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸或全氟磺酸基聚合物凝胶材料；所述疏水层的材料为ptfe或pvdf。

3.如权利要求1或2所述阴极电极组合件，其特征在于，所述疏水层厚度为5-100μm，所述阴离子聚合物凝胶层厚度为100-1000μm。

4.一种电解槽装置，其特征在于，包括阳极区、阴极区以及将所述阳极区和阴极区分隔开的隔膜；所述阳极区包括与阳极液作用产生h+的阳极电极和与之贴合的阳极板，阳极板上设有供阳极液流通至阳极电极处的阳极流道；

5.如权利要求4所述电解槽装置，其特征在于，所述隔膜为阳离子交换膜或双极膜。

6.如权利要求4或5所述电解槽装置，其特征在于，所述阴极区还包括第一导流垫片和第二导流垫片，所述第一导流垫片、阴极电极组合件、第二导流垫片和阴极板依次贴合，所述第一导流垫片的另一面与隔膜贴合；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓君，申梦鑫，冯时佳，薛钦文，
申请(专利权)人：南京南智碳中和研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：