酵中被排出。一些地热也可以含有数量可观的二氧化碳。许多从工厂或者地热井被排放的二氧化碳可以直接进行收集。从这些废气中分离得到而言哗然是公知的。因此，根据本发明一些实施例来捕获和利用现有大气中的二氧化碳通常允许二氧化碳是碳的可再生且基本上无限的来源。
[0017]参见图1，图1是与本发明实施例所述的系统100的框图。系统100可以被用于电化学还原二氧化碳以产生还原有机产物，优选地如甲酸盐。系统(或者装置)100—般包括电池(或者容器)102，液源104 (优选水源，但可包含有机溶剂源)、能量源106、气体源108(优选二氧化碳源)，产物提取器110和氧气提取器112。提取后，产物或产物混合物可以从产物提取器110中输出。提取后，含有氧气的排出气体可以从氧气提取器112中输出。
[0018]电池102可以作为分隔型电池使用。该电池102通常被用于将二氧化碳(CO2)还原成产物或产物中间体。在具体实施方案中，该电池102被用于将二氧化碳还原为甲酸盐。该还原反应通常通过将二氧化碳引入(如鼓泡)电池102的电解质溶液中发生。该电池102中的阴极120可以将二氧化碳还原为产物或者产物混合物。
[0019]该电池102通常包含两个或更多个隔室(或室)114&-11仙，分离器(或膜)116、阳极118和阴极120。该阳极118可以被置于给定的隔室中(如，114a)。该阴极120可以被置于与阳极118相对的位于分离器116另一侧的另一隔室中(如，114b)。在一具体实施例中，该阴极120包含适用于二氧化碳还原的材料，包括铟，特别的包括氧化铟或者阳极氧化的铟。该阴极120被制成以使有目的地引入铟氧化物层至在该阴极120。电解液122 (如阳极液或阴极液122)可以充满两个隔室114a-114b。水溶液122最好包括水作为溶剂以及水溶性盐以在溶液中提供各种阳离子和阴离子，然而有机溶剂也是可以使用的。在某一实施方案中，有机溶剂以水溶液呈现，然而，在另一实施方案中，有机溶剂以非水溶液呈现。该电解液 122 可以包括 Na2S04、KCL, NaN03、NaCl、NaF、NaCLO4, KCLO4, K2Si03、CaCl2、胍盐阳离子、H+离子、碱金属阳离子、铵阳离子、烷基铵阳离子、卤化物离子、烷基胺、硼酸盐、碳酸盐、胍盐衍生物、亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐、聚磷酸盐、高氯酸盐、硅酸盐、硫酸盐和四烷基铵盐中的一种或多种。在一具体实施例中，该阴极液122包括硫酸钾。
[0020]正如这里所描述的，所述阴极120可以包括铟氧化物或阳极氧化的铟，其中铟氧化物(比如其表层)是特意设置在所述阴极120上的。在铟电极电化学还原二氧化碳可以在相对高的法拉第效率下生成甲酸盐，但是，该过程一般需要相对较高过电位，具有差的电极稳定性。在温和阴极电位，甲酸盐在铟金属电极的产出法拉第效率可以随着铟电极被电解形成氧化层而提高。这些覆有氧化层的铟相比于那些没有氧化层的铟金属可以提高二氧化碳还原的稳定性。在具体实施例中，在一个电化学系统中所述氧化物层是通过将铟电极引入到氢氧化物溶液中形成的，比如碱金属氢氧化物溶液，优选的为氢氧化钾溶液。铟电极可以通过应用在电化学系统中的电势被氧化。可以预想的是所述电化学系统中用于氧化铟电极的可以是系统100，可以是分离的系统或者可以是系统100和其它电化学系统的组合。在一个具体实施例中，所述铟电极在氢氧化钾溶液中被氧化直至其金属表面被所形成的铟氧化物明显的改变(其可以在电极上附着一黑色层)，其中，所述溶液中的电位为相比于SCE为+3V。
[0021]所述液源104优选的包括水源，因此所述液源104可向电池102提供纯净水。所述液源104可以向所述电池102提供其它液体，包括有机溶剂，譬如甲醇、乙腈和二甲基呋喃。所述液源104可以还向所述电池102提供所述有机溶剂与水的混合物。
[0022]所述能量源106可以包括可变电压源。所述能量源106可以在阴极120与阳极118之间产生一电势。所述电势可以是直流电。在一优选实施例中，所施加的电势一般相对于饱和刚汞电极在约-1.0V到约-4V之间，优选在约-1.3V到约-3V之间，更优选在约-1.4V到约-2.0V之间。
[0023]所述气体源108优选包括二氧化碳源，这样所述气体源108可向所述电池102提供二氧化碳。在一些实施例中，所述二氧化碳气体直接被通入含有阴极120的隔室114b中。例如，所述隔室114b可以包含二氧化碳进气口，例如端口 124a，其被构形用以连接二氧化碳源与所述阴极120。
[0024]所述产物提取器110可以包含有机产物和/或无机产物提取器。所述产物提取器110通常便于从所述电解质122中提取一种或多种产物(比如甲酸盐)。所述提取可以通过固体吸附剂、二氧化碳辅助固体吸附剂、液-液提取、纳米过滤和电渗析中的一种或多种方式来进行。所提取的产物可以通过所述系统100中的端口 124b来呈现以便随后其它设备和/或工艺的存储、使用和/或处理。例如，在特定的实施例中，甲酸盐会被不断的从所述电池102中被提出，其中所述电池102基于连续基础，这样可通过连续流动单程反应器作为其新鲜阴极和二氧化碳气体的输入馈送，并且其中所述反应器的所述输出被不断的移除。在其它一些优选实施例中，甲酸盐通过固体吸附剂吸收、液-液提取和电渗析中的一种或多种方式被不断的从所述电解质122中移除。也考虑批量处理和/或间歇除去产物。
[0025]如图1中的所述氧气提取器112通常用于提取二氧化碳还原反应中和/或所述水氧化中的氧气副产物(例如氧气)。在优选实施例中，所述氧气提取器112是沉降器/闪蒸罐。所提取的氧气可以通过所述系统100中的端口 126被呈现，以便于随后用于其它设备和/或工艺的存储和/或使用。在一些配置中氯气和/或氧化演进化学品也可以是副产物，譬如在某一工艺实施例中的所述阳极118处的氧析出反应。这些工艺可以包括氯析出、有机物氧化为其它可销售产物、污水净化和牺牲阳极的腐蚀。其它任何由二氧化碳和水还原反应产生的气体(比如氢气)都会通过所述电池102上的端口 128排出。
[0026]如图2A所示，描述的是二氧化碳电化学还原方法200的一个实施方案的流程图。所述方法(或者工艺)200通常包含步骤(或者块)202、步骤(或者块)204、步骤(或者块)206、步骤(或者块)208和步骤(或者块)210。所述方法200可以通过所述系统100来实施。
[0027]步骤202可以向电化学电池的第一隔室中引阳极电解液。所述电化学电池的第一隔室可以包含阳极。步骤204可以向所述电化学电池的第二隔室引入阴极电解液和二氧化碳气体。步骤206可将铟阴极氧化以产生氧化铟阴极；步骤208可以将所述氧化铟阴极引入至所述第二隔室；步骤210可以在所述阳极及所述氧化铟阴极之间施加一电势足以使氧化铟阴极将二氧化碳还原为一还原产物。
[0028]应该预想到步骤206可以包括将铟阴极引入至氢氧化物溶液且电化学氧化所述的铟阴极以产生氧化铟阴极。在一具体实施例中，所述氢氧化物溶液包括碱金属氢氧化物，特别为氢氧化钾。电化学氧化所述铟阴极以产生所述氧化铟阴极可以包括施加一相对于饱和甘汞电极约+3V的电势到铟阴极以产生氧化铟阴极。
[0029]如图2B所示，描述的是二氧化碳电化学还原方法212的另一个实施方案的流程图。所述方法(或者工艺)212通常包含步骤(或者块)214、步骤(或者块)216和步骤(或者块)21