【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、电解二氧化碳反应器必须平衡各种操作条件，例如阳极和阴极处的反应物组成，提供给阳极和阴极的电能，以及电解质、阳极和阴极的物理化学环境。平衡这些条件会对电解反应器的操作电压、法拉第产率以及在阴极处生成的产物(包括一氧化碳(co)和/或其它含碳产物(ccp)和氢气)的混合具有强烈影响。
2、本文所包含的背景和上下文描述仅用于一般地呈现本公开情景的目的。本公开的大部分内容呈现了专利技术人的工作，并且仅仅因为在背景部分中描述该工作或者作为本文别处的上下文呈现该工作，并不意味着承认该工作为现有技术。
技术实现思路
1、本公开的一些方面涉及操作用于碳氧化物还原的电解装置的方法，并且这样的方法可以如下操作为特征：(a)执行电解装置(electrolyzer)处的正常操作；(b)执行恢复或保护过程，该恢复或保护过程包括：(i)在电解装置的阴极和阳极之间产生电短路，和(ii)在电短接阴极和阳极时，使恢复气体流向阴极；和(c)重新开始(resume)电解装置处的正常操作。
2、在某些实施方案中，正常操作包括将包含碳氧化物的反应物气体通向电解装置的阴极并以第一电流密度向电解装置施加电流，由此还原所述碳氧化物并产生含碳的还原产物。在一些实施方案中，重新开始正常操作包括停止或改变恢复气体向阴极的流动，和撤除电短路。
3、在某些实施方案中，正常操作包括以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。在某些实施方案中，正常操作包括使朝向电解装置的电流周期性地暂停和/
4、在某些实施方案中，该方法另外包括在重新开始电解装置处的正常操作之后，在再次执行恢复或保护过程或终止电解装置的操作之前继续执行电解装置处的正常操作持续至少约100小时。
5、在某些实施方案中，碳氧化物是co2和/或co并且含碳的还原产物包含co、烃、或有机含氧化合物。
6、在某些实施方案中，恢复气体具有与反应物气体不同的组成。在一些实施方案中，执行恢复或保护过程持续约5至300分钟的时段。
7、在某些实施方案中，该方法另外包括确定可能损害电解装置性能的事件正在发生或可能发生，以及执行保护过程。
8、本公开的一些方面涉及操作用于碳氧化物还原的电解装置的方法，并且这样的方法可以如下操作为特征：(a)执行电解装置处的正常操作；(b)执行恢复或保护过程，该恢复或保护过程包括：(i)将电解装置转变为在该电解装置的阴极和阳极之间存在开路电压的状态，和(ii)在电解装置维持该开路电压时，使恢复气体流向阴极；和(c)重新开始电解装置处的正常操作。
9、在一些实施方案中，正常操作包括将包含碳氧化物的反应物气体通向电解装置的阴极并以第一电流密度向电解装置施加电流，由此在电解装置的阴极和阳极之间产生操作电位并还原所述碳氧化物和产生含碳的还原产物。在一些实施方案中，重新开始正常操作包括停止或改变恢复气体向阴极的流动，以及返回操作电位。
10、在某些实施方案中，正常操作包括以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。在某些实施方案中，正常操作包括使朝向电解装置的电流周期性地暂停和/或脉冲化。在某些实施方案中，执行电解装置处的正常操作包括执行正常操作持续至少约100小时的时段。
11、在某些实施方案中，该方法另外包括在重新开始电解装置处的正常操作之后，在再次执行恢复或保护过程或终止电解装置的操作之前继续执行电解装置处的正常操作持续至少约100小时。
12、在某些实施方案中，碳氧化物是co2和/或co并且含碳的还原产物包含co、烃、或有机含氧化合物。
13、在某些实施方案中，恢复气体具有与反应物气体不同的组成。在某些实施方案中，执行恢复或保护过程持续约5至300分钟的时段。
14、本公开的一些方面涉及操作用于碳氧化物还原的电解装置的方法，并且这样的方法可以如下操作为特征：(a)执行电解装置处的正常操作；(b)执行恢复或保护过程，该恢复或保护过程包括：(i)向电解装置施加反向电流，和(ii)在向电解装置施加反向电流时，使恢复气体流向阴极；和(c)重新开始电解装置处的正常操作。
15、正常操作可以包括将包含碳氧化物的反应物气体通入电解装置的阴极并以第一电流密度向电解装置施加电流，由此在电解装置的阴极和阳极之间产生操作电位并还原所述碳氧化物和产生含碳的还原产物。重新开始正常操作可以包括停止或改变恢复气体向阴极的流动，以及停止向电解装置施加反向电流。
16、在某些实施方案中，施加反向电流包括以至多约-50ma/cm2阴极平面表面积的量级施加阳极电流。
17、在某些实施方案中，正常操作包括以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。在某些实施方案中，正常操作包括使朝向电解装置的电流周期性地暂停和/或脉冲化。在某些实施方案中，执行电解装置处的正常操作包括执行正常操作持续至少约100小时的时段。
18、在某些实施方案中，该方法另外包括：在重新开始电解装置处的正常操作之后，在再次执行恢复或保护过程或终止电解装置的操作之前继续执行电解装置处的正常操作持续至少约100小时。
19、在某些实施方案中，碳氧化物是co2和/或co并且含碳的还原产物包含co、烃、或有机含氧化合物。
20、在某些实施方案中，恢复气体具有与反应物气体不同的组成。在某些实施方案中，执行恢复或保护过程持续约5至300分钟的时段。
21、在一些实施方案中，该方法另外包括确定可能损害电解装置性能的事件正在发生或可能发生，以及执行保护过程。
22、本公开的某些方面涉及碳氧化物还原电解装置，其可以如下操作为特征：(a)至少一个膜电极组件(mea)，该膜电极组件包含：(i)包含促进碳氧化物还原的碳氧化物还原催化剂的阴极，(ii)包含促进氧化的催化剂的阳极，和(iii)设置在阴极和阳极之间的聚合物电解质膜(pem)层；(b)电源，该电源被配置成控制施加到碳氧化物还原电解装置的电流；和(c)一个或多个控制器，所述一个或多个控制器被配置成使所述电解装置执行以下操作：(1)执行mea的正常操作，其中正常操作包括将包含碳氧化物的反应物气体通入mea的阴极并以第一电流密度向mea施加电流，(2)执行恢复或保护过程，所述恢复或保护过程包括：(i)在电解装置的阴极和阳极之间产生电短路，和(ii)在电短接阴极和阳极时，使恢复气体流向阴极，以及(3)通过停止或改变恢复气体向阴极的流动并撤除电短路，来重新开始mea处的正常操作。
23、在某些实施方案中，所述一个或多个控制器被配置成使得电解装置在正常操作期间以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。在某些实施方案中，所述一个或多个控制器被配置成使得电解装置在正常操作期间使流向mea的电流周期性暂停和/或脉冲化。在某些实施方案中，所述一个或多个控制器被配置成使得电解本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种操作用于碳氧化物还原的电解装置的方法，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中正常操作包括以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述碳氧化物是CO2和/或CO并且所述含碳的还原产物包含CO、烃、或有机含氧化合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中正常操作包括使朝向电解装置的电流周期性地暂停和/或脉冲化。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中执行电解装置处的正常操作包括执行正常操作持续至少约100小时的时段。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在重新开始电解装置处的正常操作之后，在再次执行恢复或保护过程或终止电解装置的操作之前继续执行电解装置处的正常操作持续至少约100小时。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述恢复气体具有与反应物气体不同的组成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中执行恢复或保护过程持续约5至300分钟的时段。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法
10.一种操作用于碳氧化物还原的电解装置的方法，该方法包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中正常操作包括以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。
12.根据权利要求10所述的方法，其中正常操作包括执行正常操作持续至少约100小时的时段。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，还包括在重新开始电解装置处的正常操作之后，在再次执行恢复或保护过程或终止电解装置的操作之前继续执行电解装置处的正常操作持续至少约100小时。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其中所述恢复气体具有与反应物气体不同的组成。
15.一种操作用于碳氧化物还原的电解装置的方法，该方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其中施加反向电流包括以至多约-50mA/cm2的阴极平面表面积的量级施加阳极电流。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中正常操作包括以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中所述碳氧化物是CO2和/或CO并且所述含碳的还原产物包含CO、烃、或有机含氧化合物。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，其中正常操作包括使朝向电解装置的电流周期性地暂停和/或脉冲化。
20.根据权利要求15-19中任一项所述的方法，其中执行电解装置处的正常操作包括执行正常操作持续至少约100小时的时段。
21.根据权利要求15-20中任一项所述的方法，还包括在重新开始电解装置处的正常操作之后，在再次执行恢复或保护过程或终止电解装置的操作之前继续执行电解装置处的正常操作持续至少约100小时。
22.根据权利要求15-21中任一项所述的方法，其中所述恢复气体具有与反应物气体不同的组成。
23.根据权利要求15-22中任一项所述的方法，还包括确定可能损害电解装置性能的事件正在发生或可能发生，以及执行保护过程。
24.一种碳氧化物还原电解装置，其包含：
25.根据权利要求24所述的碳氧化物还原电解装置，其中所述一个或多个控制器被配置成使得电解装置在正常操作期间以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。
26.根据权利要求24或25所述的碳氧化物还原电解装置，其中所述一个或多个控制器被配置成使得电解装置在正常操作期间使流向MEA的电流周期性暂停和/或脉冲化。
27.根据权利要求24-26中任一项所述的碳氧化物还原电解装置，其中所述一个或多个控制器被配置成使得电解装置执行正常操作持续至少约100小时的时段。
28.根据权利要求24-27中任一项所述的碳氧化物还原电解装置，其中所述一个或多个控制器被进一步配置成使得电解装置在重新开始MEA处的正常操作之后，并且在再次执行恢复或保护过程或终止MEA的操作之前，继续执行MEA处的正常操作持续至少约100小时。
29.根据权利要求24-28中任一项所述的碳氧化物还原电解装置，其中所述恢复气体具有与反应物气体不同的组成。
30.根据权利要求24-29中任一项所述的碳氧化物还原电解装置，其中所述一个或多个控制器被配置成使得电解装置执行恢复或保护过程持续约5至300分钟的时段。
31.根据权利要求24-30中任一项所述的...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种操作用于碳氧化物还原的电解装置的方法，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中正常操作包括以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述碳氧化物是co2和/或co并且所述含碳的还原产物包含co、烃、或有机含氧化合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中正常操作包括使朝向电解装置的电流周期性地暂停和/或脉冲化。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中执行电解装置处的正常操作包括执行正常操作持续至少约100小时的时段。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在重新开始电解装置处的正常操作之后，在再次执行恢复或保护过程或终止电解装置的操作之前继续执行电解装置处的正常操作持续至少约100小时。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述恢复气体具有与反应物气体不同的组成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中执行恢复或保护过程持续约5至300分钟的时段。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括确定可能损害电解装置性能的事件正在发生或可能发生，以及执行保护过程。
10.一种操作用于碳氧化物还原的电解装置的方法，该方法包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中正常操作包括以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。
12.根据权利要求10所述的方法，其中正常操作包括执行正常操作持续至少约100小时的时段。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，还包括在重新开始电解装置处的正常操作之后，在再次执行恢复或保护过程或终止电解装置的操作之前继续执行电解装置处的正常操作持续至少约100小时。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其中所述恢复气体具有与反应物气体不同的组成。
15.一种操作用于碳氧化物还原的电解装置的方法，该方法包括：
16.根据权利要求15所述的方法，其中施加反向电流包括以至多约-50ma/cm2的阴极平面表面积的量级施加阳极电流。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中正常操作包括以第一流速和以第一压力使反应物气体流向阴极。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中所述碳氧化物是co2和/或co并且所述含碳的还原产物包含co、烃、或有机含氧化合物。
19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，其中正常操作包括使朝向电解装置的电流周期性地暂停和/或脉冲化。
20.根据权利要求15-19中任一项所述的方法，其中执行电解装置处的正常操作包括执行正常操作持续至少约100小时的时段。
21.根据权利要求15-20中任一项所述的方法，还包括在重新开始电解装置处的正常操作之后，在再次执行恢复或保护过程或终止电解装置的操作之前继续执行电解装置处的正常操作持续至少约100小时。
22.根据权利要求15-21中任一项所述的方法，其中所述恢复气体具有与反应物气体不同的组成。
23.根据权利要求15-22中任一项所述的方法，还包括确定可能损害电解装置性能的事件正在发生或可能发生，以及执行保护过程。
24.一种碳氧化物还原电解装置，其包含：
25.根据权利要求24所述的碳氧化物还原电解装置，其中所述一个或多个控制器被配置成使得电解装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵率，马思超，E·艾泽特，T·A·贝克达尔，K·P·库尔，
申请(专利权)人：十二益公司，
类型：发明
国别省市：
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