一种传质强化型CO2电还原电解池的制作方法

文档序号:19160893发布日期:2019-11-16 01:21阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种传质强化型co2电还原电解池,包括阴极组件、阳极组件以及分割两者的隔膜;所述阴极组件包括阴极流场板、溶液流场板及设置于两者间的阴极气体扩散电极,其特征在于,所述溶液流场板,包括,

第一绝缘面,设置于所述溶液流场板的一侧,所述第一绝缘面设置凹槽,电解质支撑层适于嵌入所述凹槽;

第二绝缘面,设置于所述溶液流场板靠近所述阴极气体扩散电极的一侧;

流道,贯穿于所述第一绝缘面和第二绝缘面,所述电解质支撑层、阴极气体扩散电极与所述流道配合形成用于co2与电解液反应的电解液腔体,所述电解液腔体一端设置与所述电解液腔体连通的进料沟槽,所述进料沟槽与物料通道连通,相对端设置与所述电解液腔体连通的出料沟槽,所述出料沟槽与物料通道连通。

2.根据权利要求1所述的电解池,其特征在于,所述反应腔室的形状为蛇形。

3.根据权利要求2所述的电解池,其特征在于,所述阳极组件具有依次相连的阳极端板、阳极集流板、阳极流体分配板、阳极流场板与阳极电极板;

所述阴极组件具有依次相连的电解质支撑层、溶液流场板、阴极气体扩散电极、阴极流场板、阴极流体分配板、阴极集流板以及阴极端板;

所述隔膜设置于所述电解质支撑层与阳极电极板之间。

4.根据权利要求3所述的电解池,其特征在于,所述物料通道包括,

阳极物料通道,包括阳极进料通道和阳极出料通道,所述阳极进料通道依次连通所述阳极端板、阳极流体分配板、阳极流场板、所述阳极电极板,以供给阳极反应物,所述阳极出料通道依次连通所述阳极端板、阳极流体分配板、阳极流场板,以收集反应产物;

阴极物料通道,包括阴极进料通道和阴极出料通道,所述阴极进料通道依次连通所述阴极端板、阴极流体分配板、阴极流场板至所述溶液流场板,以供给二氧化碳,所述阴极出料通道依次连通所述阴极端板、阴极流体分配板、阴极流场板至所述溶液流场板,以收集反应产物;

电解液物料通道,包括电解液进料通道和电解液出料通道,所述电解液进料通道依次连通所述阴极端板、阴极流体分配板、阴极流场板、所述电解质支撑层,且与所述溶液流场板的电解液腔体连通,以为电解液提供输入通道,所述电解液出料通道依次连通所述阴极端板、阴极流体分配板、阴极流场板、所述电解质支撑层,且与所述溶液流场板的电解液腔体连通,以为电解液提供输出通道。

5.根据权利要求4所述电解池,其特征在于,所述电解池,包括,

阳极进料口,分别设置于所述阳极端板、所述阳极流体分配板和所述阳极流场板上,当三者装配在一起时,相邻部件上的进料口彼此对应且密封连通,以形成所述阳极进料通道;

阴极进料口,分别设置于所述阴极端板、所述阴极流体分配板、所述阴极流场板与所述溶液流场板上,当四者装配在一起时,相邻部件上的进料口彼此对应且密封连通,以形成所述阴极进料通道;

电解液进料口,分别设置于所述阴极端板、所述阴极流体分配板、所述阴极流场板与所述溶液流场板上,当四者装配在一起时,相邻部件上的进料口彼此对应且密封连通,以形成所述电解液进料通道;

阳极出料口,分别设置于所述阳极端板、所述阳极流体分配板和所述阳极流场板上,当三者装配在一起时,相邻部件上的出料口彼此对应且密封连通,以形成阳极出料通道;

阴极出料口,分别设置于所述阴极端板、所述阴极流体分配板、所述阴极流场板与所述溶液流场板上,当四者装配在一起时,相邻部件上的出料口彼此对应且密封连通,以形成阴极出料通道;

电解液出料口,分别设置于所述阴极端板、所述阴极流体分配板、所述阴极流场板与所述溶液流场板上,当四者装配在一起时,相邻部件上的出料口彼此对应且独立密封连通,以形成电解液出料通道。

6.根据权利要求5所述的电解池,其特征在于,

所述进料沟槽与所述溶液流场板进料口连通,以实现二氧化碳从所述阴极进料通道进入和/或电解液从所述电解液进料通道流入,并通过进料沟槽沿着所述流道流入电解液腔体内;

所述出料沟槽与所述溶液流场板出料口连通,以实现反应物从电解液腔体沿着所述流道流出,并通过出料沟槽流入所述电解液出料通道和/或阴极出料通道。

7.根据权利要求6所述的电解池,其特征在于,所述溶液流场板的厚度为2mm~5mm。

8.根据权利要求7所述的电解池,其特征在于,

所述阳极流场板与阴极流场板的结构为具有导流通道的流场结构、腔体结构中的一种;

所述阴极流场板第一电极面设置有沟槽,第二电极面设置有阴极反应槽,所述沟槽的一端与所述阴极反应槽连通,相对端与所述阴极物料通道连通。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电解池,其特征在于,还包括,

定位孔,分别设置于所述阴极流场板、溶液流场板和阳极流场板上,当三者装配在一起时,相邻部件上的定位孔彼此对应,以通过定位轴实现相邻部件间的固定;

第一测温孔,设置于所述阴极流场板的周壁上且延伸至其内部,并与阴极反应槽不连通,且其内放置有热电偶,以监控所述阴极流场板内的温度;

第二测温孔,设置于所述阳极流场板的周壁上且延伸至其内部,并与设置于所述阳极流场板上的阳极反应槽不连通,且其内放置有热电偶,以监控所述阳极流场板内的温度。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的电解池,其特征在于,还包括,

所述阴极端板靠近其周边在其上设置若干第一连接孔;

所述阳极端板靠近其周边在其上设置若干第二连接孔,当所述阳极端板与所述阴极端板装配在一起时,所述第二连接孔与所述第一连接孔彼此对应,以通过连接轴实现两者间的固定,进而固定位于两者间的所述阴极组件、所述阳极组件与所述隔膜。


技术总结
本发明公开了一种CO2电还原电解池,该电解池中的溶液流场板设置有贯穿于第一绝缘面和第二绝缘面的流道,流道与阴极气体扩散电极、电解质支撑层配合形成用于CO2与电解液反应的电解液腔体。溶液流场板的第一绝缘面设置有凹槽,电解质支撑层嵌入凹槽以使溶液流场板与电解质支撑层紧密配合。电解液腔体一端设置与电解液腔体连通的进料沟槽,进料沟槽与物料通道连通,相对端设置与电解液腔体连通的出料沟槽,出料沟槽与物料通道连通。流道增大了反应物在电解液腔体的流动路径,从而增大了反应物的反应程度,降低了CO2电还原能力衰减的速度,从而提高了在长时间的反应过程中CO2电还原能力的稳定性,保证了产物产率的稳定性。

技术研发人员:杜兆龙;徐桂芝;宋鹏翔;邓占锋;李冰玉;毛庆
受保护的技术使用者:全球能源互联网研究院有限公司;国家电网有限公司;大连理工大学
技术研发日:2019.08.06
技术公布日:2019.11.15
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