一种碳捕集同步制氢系统及其应用与碳捕集方法

本申请涉及碳捕集，尤其涉及一种碳捕集同步制氢系统及其应用与碳捕集方法。

背景技术：

1、未来一段时间内化石染料仍是主要能量来源。随着人类对能源的需求越来越大，化石燃料燃烧产生的二氧化碳越来越多，空气中的二氧化碳浓度不断升高，导致温室效应日益严重。基于这一现状，碳中和这一概念逐渐出现在大众的视野中，碳中和一般是一段时间内，特定组织或整个社会活动产生的二氧化碳，通过植树造林、工程封存或捕集等手段吸收或抵消，实现人类活动二氧化碳相对“零排放”。

2、二氧化碳的捕集主要通过溶液吸收法和固体吸附法等，工艺相对简单，但碳捕集率低下，捕集能耗较高。因此，现有技术还有待改进。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种碳捕集同步制氢系统，旨在解决现有碳捕集系统能耗高、效率低的问题。

2、本申请的技术方案如下：

3、本申请的第一方面，提供一种碳捕集同步制氢系统，包括：

4、第一电极；

5、第二电极；

6、双极膜，包括依次设置的阳离子交换层、中间反应层和阴离子交换层，所述阴离子交换层面向所述第一电极，并与所述第一电极形成吸收腔，所述阳离子交换层面向所述第二电极，并与所述第二电极形成解吸腔：

7、被氧化液，承装于所述吸收腔内；

8、被还原液，承装于所述解吸腔内；

9、其中，所述被氧化液和所述被还原液构成氧化还原对；

10、所述吸收腔和所述解吸腔连通设置。

11、在本申请的实施方式中，所述系统还包括电源，所述电源的正极与所述第一电极连接，所述电源的负极与所述第二电极连接。

12、在本申请的实施方式中，所述双极膜包括bp-1型双极膜和fbm型双极膜中的一种。

13、在本申请的实施方式中，所述被氧化液为k4[fe(cn)6]溶液，所述被还原液为k3[fe(cn)6]溶液。

14、在本申请的实施方式中，所述第一电极和所述第二电极的材料独立地包括pt、au、pd、ru、ir、rh、re、os、cu、ag、fe、co、ni、zn和c中的至少一种。

15、在本申请的实施方式中，所述系统还包括第一管道和第二管道，所述第一管道的一端与所述解吸腔连接，另一端与所述吸收腔连接，所述第二管道的一端与所述解吸腔连接，另一端与所述吸收腔连接；所述第二管道与所述解吸腔和所述吸收腔的连接处远离所述第一管道与所述解吸腔和所述吸收腔的连接处。

16、可选地，所述系统还包括液体泵组件，所述液体泵组件被配置为将所述系统中的液体通过所述第一管道和所述第二管道在所述吸收腔和所述解吸腔之间转移。

17、本申请的第二方面，提供一种本申请提供的碳捕集同步制氢系统在捕集空气中二氧化碳中的应用。

18、本申请的第三方面，提供一种碳捕集方法，使用本申请提供的碳捕集同步制氢系统捕集二氧化碳。

19、在本申请的实施方式中，所述使用所述碳捕集同步制氢系统捕集二氧化碳的步骤包括，向所述碳捕集同步制氢系统添加水。

20、与现有技术相比，本申请具有如下优势：

21、(1)本申请提供的碳捕集同步制氢系统，双极膜解离水(h2o)产生oh-和h+，其中oh-进入吸收腔，一部分与二氧化碳(co2)发生反应生成实现co2的捕获，另一部分发生氧化反应生成氧气(o2)；h+进入解吸腔，一部分与发生反应生成co2，另一部分发生还原反应生成氢气(h2)，同时实现co2和h2的收集，同时h2的释放可以降低系统中co2的分压，促进co2的析出，提高co2的捕集效率，降低碳捕集能耗。

22、(2)本申请提供的碳捕集同步制氢系统在捕集co2的同时产生h2，h2可以和捕集的co2通过进一步反应，产生高附加值产品。

23、(3)本申请提供的碳捕集同步制氢系统仅包括第一电极、第二电极、双极膜、被氧化液和被还原液，结构简单，可适用于各种场景。

技术特征：

1.一种碳捕集同步制氢系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电源，所述电源的正极与所述第一电极连接，所述电源的负极与所述第二电极连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述双极膜包括bp-1型双极膜、fbm型双极膜中的一种。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述被氧化液为k4[fe(cn)6]溶液，所述被还原液为k3[fe(cn)6]溶液。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的材料独立地包括pt、au、pd、ru、ir、rh、re、os、cu、ag、fe、co、ni、zn和c中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一管道和第二管道，所述第一管道的一端与所述解吸腔连接，另一端与所述吸收腔连接，所述第二管道的一端与所述解吸腔连接，另一端与所述吸收腔连接；

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括液体泵组件，所述液体泵组件被配置为将所述系统中的液体通过所述第一管道和所述第二管道在所述吸收腔和所述解吸腔之间转移。

8.一种采用权利要求1至7任一项所述的碳捕集同步制氢系统在捕集二氧化碳中的应用。

9.一种碳捕集方法，其特征在于，包括步骤：使用权利要求1至7任一项所述的碳捕集同步制氢系统捕集二氧化碳。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述使用所述碳捕集同步制氢系统捕集二氧化碳的步骤包括，向所述碳捕集同步制氢系统添加水。

技术总结本申请涉及碳捕集技术领域，具体公开一种碳捕集同步制氢系统，包括第一电极、第二电极、双极膜、被氧化液和被还原液，双极膜包括依次设置的阳离子交换层、中间反应层和阴离子交换层，阴离子交换层面向第一电极，并与第一电极形成吸收腔，阳离子交换层面向第二电极，并与第二电极形成解吸腔，被氧化液承装于所述吸收腔内，被还原液承装于所述解吸腔内，被氧化液和被还原液构成氧化还原对，吸收腔和解吸腔连通设置。本申请提供的碳捕集同步制氢系统，结构简单，吸收腔用于吸收低浓度二氧化碳气体，解吸腔用于同时释放高浓度二氧化碳气体和氢气气体。氢气气体可以降低解吸腔中二氧化碳的分压，促进二氧化碳的析出，碳捕集效率高，能耗低。技术研发人员：邓帅,黄耀炜受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/5/12