一种熔盐捕获CO2制备碳纳米管的大型电解装置的制作方法

本技术涉及纳米碳材料制造，具体涉及一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置。

背景技术：

1、二氧化碳(co2)作为最主要的温室气体，它会引起严重的温室效应和气候变化，进而威胁到人类的生存环境。因此如何有效捕获、利用二氧化碳使其转化为稳定、有价值的商品对于实现快速脱碳、实现国家“双碳”目标具有重要意义。

2、目前，熔融碳酸盐电解提供了一种可以快速、高产物选择性地将二氧化碳或碳酸盐转化为具有更高实用价值产物的有效途径。二氧化碳通过在熔融碳酸盐电解质中的电化学转化可以形成一种有价值的产品——碳纳米管(cnts)。该方法与传统化学气相沉积法(cvd)制备碳纳米管相比，cvd法对催化剂品质要求高(专利：cn 200810053277.5)，且碳源为烃类，成本高，在高温条件下制备存在安全隐患(专利：cn202123076849.1)。

3、目前的熔盐电解装置只能满足实验室生产少量的碳纳米管以用作学术的需求，无法实现商业化大批量生产。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，以克服上述现有技术中的不足。

2、本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，包括：电解炉、阴极电极片、阳极电极片、箱盖、集流体和串联电路，箱盖封盖着电解炉上端的炉口，电解炉内具有熔盐，电解炉内于熔盐液面以下相间布置若干阴极电极片和阳极电极片，阴极电极片和阳极电极片各连接一个集流体；集流体的上端贯穿至箱盖外，阳极电极片所连集流体与串联电路的正极连接，阴极电极片所连集流体与串联电路的负极连接；电解炉上在熔盐液面以上的位置设置co2进气管和出气口，co2进气管的出气端伸入熔盐液面以下。

3、在上述技术方案的基础上，本实用新型还做了如下改进。

4、进一步，箱盖内侧设置冷凝水管。

5、进一步，箱盖上贯穿设置熔盐补充管，熔盐补充管的下端伸入熔盐液面以下，熔盐补充管上端设置橡胶密封塞。

6、进一步，熔盐补充管的下端距电解炉炉底的距离为5cm～8cm。

7、进一步，电解炉包括：内衬、保温层、加热体和外壳，内衬置于外壳内，保温层布置在内衬与外壳之间，加热体布置在内衬内。

8、进一步，箱盖与电解炉通过螺栓相连，箱盖与电解炉之间设置密封圈。

9、进一步，还包括：吊具，吊具布置在箱盖上方，吊具与箱盖相连。

10、进一步，吊具包括：液压起重机和起重抓臂，起重抓臂布置在箱盖上方，起重抓臂与箱盖上的挂钩相连，液压起重机与起重抓臂相固定。

11、本实用新型的有益效果是：

12、1)以co2为原料气，无需使用合理设计的催化剂来克服动力学屏障，仅利用熔盐对co2的捕获能力，在阴极电极片上以低的能量和低电解电位将碳酸根还原为碳纳米管，这种方式可以将co2从温室气体污染物转化为有用的资源，可实现co2高效转化生成高附加值的碳纳米管和氧气，符合当下“双碳”目标的要求，从而形成一条具有价值激励的减缓气候变化途径；

13、2)可同时在多组阴极电极片上进行co2的转化，便于实现大规模生产运用；

14、3)该装置中的阳极电极片可多次重复利用，降低了生产成本，具有巨大商业应用潜力；

15、4)箱盖可通过吊具代替人工进行吊起，实现全自动化作业。

技术特征：

1.一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，其特征在于，包括：电解炉(1)、阴极电极片(2)、阳极电极片(3)、箱盖(4)、集流体(5)和串联电路(6)，所述箱盖(4)封盖着所述电解炉(1)上端的炉口，所述电解炉(1)内具有熔盐，所述电解炉(1)内于熔盐液面以下相间布置若干阴极电极片(2)和阳极电极片(3)，所述阴极电极片(2)和阳极电极片(3)各连接一个集流体(5)；所述集流体(5)的上端贯穿至箱盖(4)外，所述阳极电极片(3)所连集流体(5)与串联电路(6)的正极连接，所述阴极电极片(2)所连集流体(5)与串联电路(6)的负极连接；所述电解炉(1)上在熔盐液面以上的位置设置co2进气管(7)和出气口(8)，所述co2进气管(7)的出气端伸入熔盐液面以下。

2.根据权利要求1所述的一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，其特征在于，所述箱盖(4)内侧设置冷凝水管(11)。

3.根据权利要求1所述的一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，其特征在于，所述箱盖(4)上贯穿设置熔盐补充管(10)，所述熔盐补充管(10)的下端伸入熔盐液面以下，所述熔盐补充管(10)上端设置橡胶密封塞。

4.根据权利要求3所述的一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，其特征在于，所述熔盐补充管(10)的下端距电解炉(1)炉底的距离为5cm～8cm。

5.根据权利要求1所述的一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，其特征在于，所述电解炉(1)包括：内衬(110)、保温层(120)、加热体(130)和外壳(140)，所述内衬(110)置于所述外壳(140)内，所述保温层(120)布置在所述内衬(110)与所述外壳(140)之间，所述加热体(130)布置在所述内衬(110)内。

6.根据权利要求1所述的一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，其特征在于，所述箱盖(4)与所述电解炉(1)通过螺栓相连，所述箱盖(4)与所述电解炉(1)之间设置密封圈。

7.根据权利要求1所述的一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，其特征在于，还包括：吊具(9)，所述吊具(9)布置在所述箱盖(4)上方，所述吊具(9)与所述箱盖(4)相连。

8.根据权利要求7所述的一种熔盐捕获co2制备碳纳米管的大型电解装置，其特征在于，所述吊具(9)包括：液压起重机(910)和起重抓臂(920)，所述起重抓臂(920)布置在所述箱盖(4)上方，所述起重抓臂(920)与所述箱盖(4)上的挂钩相连，所述液压起重机(910)与所述起重抓臂(920)相固定。

技术总结
本技术涉及熔盐捕获CO<subgt;2</subgt;制备碳纳米管的大型电解装置，箱盖封盖着电解炉上端的炉口，电解炉内具有熔盐，电解炉内于熔盐液面以下相间布置若干阴极电极片和阳极电极片，阴极电极片和阳极电极片各连接一个集流体；集流体的上端贯穿至箱盖外，阳极电极片所连集流体与串联电路的正极连接，阴极电极片所连集流体与串联电路的负极连接；电解炉上在熔盐液面以上的位置设置CO<subgt;2</subgt;进气管和出气口，CO<subgt;2</subgt;进气管的出气端伸入熔盐液面以下。本技术的有益效果为：以CO<subgt;2</subgt;为原料气，并仅利用熔盐对CO<subgt;2</subgt;的捕获能力，通过电解在阴极电极片上将碳酸根还原为碳纳米管，可实现CO<subgt;2</subgt;高效转化生成高附加值的碳纳米管和氧气，符合当下“双碳”目标的要求。

技术研发人员：周静,许王悦,洪标
受保护的技术使用者：默特瑞（武汉）科技有限公司
技术研发日：20230713
技术公布日：2024/3/12