一种电化学催化还原二氧化碳制备一氧化碳的方法与装置

摘要

本项发明涉及一种电化学催化还原二氧化碳制备一氧化碳的方法与装置，属二氧化碳资源化技术领域。本项发明用质子交换膜将电解池分隔为阴极室和阳极室，阴极室中注入溶有二氧化碳的有机溶剂/离子液体溶液，阳极室中注入含有支持电解质的水溶液。阴极采用Au、Ag电极，阳极采用石墨电极、玻碳电极或IrO2·Ta2O5涂层钛阳极。接通电解电源后，二氧化碳在阴极上发生电还原反应，生成一氧化碳。阴极室上部有一氧化碳出气口和电解液注入口、下部有电解液排出口，阳极室上部有水溶液注入口和氧气排出口，二氧化碳气体吸收塔与阴极室电解液注入口和下部排出口相连。有机溶剂/离子液体溶液具有导电性好、黏度小、溶解二氧化碳能力强的特点。在有机溶剂/离子液体溶液中，用电化学催化还原的方法将二氧化碳转化为一氧化碳，可提高二氧化电还原反应的电流密度，同时保持阴极具有高的电催化活性和长期稳定性。通过电解液循环，可降低离子液体的使用成本。

主权项

一种电化学催化还原二氧化碳制备一氧化碳的方法，其特征在于：用全氟磺酸型质子交换膜将电解池分隔为阴极室和阳极室，阴极室电解液为溶解有二氧化碳的有机溶剂和离子液体的混合溶液，阳极室电解液为含有支持电解质的水溶液，通过电解还原二氧化碳，得到一氧化碳，具体的工艺过程如下：步骤一，在室温下，将离子液体溶入有机溶剂中，得到有机溶剂与离子液体的混合溶液，离子液体与有机溶剂混合的液/剂体积比为1:1～6；将该混合溶液通入到气体吸收塔中，用以溶解吸收二氧化碳，当二氧化碳浓度达到0.06～0.7mol/L时，将溶有二氧化碳的混合溶液注入阴极室中，用作阴极室电解液；同时，将含有支持电解质的水溶液注入到阳极室中，用作阳极室电解液；步骤二，在室温条件下接通电解电源，控制电解电压为3～4.2V、电流密度为200～450A/m2，进行电解反应1.5～3小时，水在阳极上发生氧化反应生成氢离子和氧气，氢离子经传质过程迁移到阴极，与二氧化碳在阴极上发生电还原反应，生成一氧化碳气体；步骤三，在阴极室上部收集气体产物，得到一氧化碳产品；将阴极电解液从阴极室中引出，通入到气体吸收塔中，用以溶解吸收二氧化碳，所得溶有二氧化碳的电解液再次被返回阴极室中，形成电解液循环。