一种列管式超临界CO2电催化装置

本发明涉及电化学，具体涉及一种列管式超临界co2电催化装置。

背景技术：

1、工业排放和化石能源的燃烧使得大气中的co2浓度逐年上升，随之而来的以温室效应为主的环境气候问题，因此有必要开发co2的先进转化技术。

2、co2电催化技术利用电化学反应将co2转化为有价值的化学品或能源，通过在电解槽中施加电压，可以驱动co2分子在电极表面发生氧化还原反应，从而实现其化学转化。与传统的热催化方法相比，co2电催化技术具有更高的反应速率和选择性，同时能够实现低温下的催化反应，降低能耗和设备成本。此外，co2电催化还原能够与清洁能源产生的电能直接耦合，不产生额外的碳排放，因此，电催化转化是一种极具应用前景的co2转化方法。

3、与传统的热催化方法相比，co2电催化技术具有更高的反应速率和选择性，同时能够实现低温下的催化反应，降低能耗和设备成本。此外，co2电催化还原能够与清洁能源产生的电能直接耦合，不产生额外的碳排放，因此，电催化转化是一种极具应用前景的co2转化方法。

4、目前co2电催化技术仍主要停留在实验室阶段，且主要使用h型电解池、膜电极电解池和流动池等几类反应器进行研究。而这些电化学反应装置均存在实际反应面积小，产率转化率低以及难以承受较高压力等问题，难以通过放大应用于工业化生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种列管式超临界co2电催化装置，以增大电催化的接触面积来提高电催化的产率和转化率。

2、为到达上述目的，本发明采用的技术方案是：一种列管式超临界co2电催化装置，包括：

3、绝缘壳体，一端封堵另一端为敞口，敞口端设置有绝缘封端；

4、阳极壳体，配置在所述绝缘壳体内，所述阳极壳体与阳极导线连接；

5、多个列管单元体，配置在所述阳极壳体内且从所述绝缘壳体的两端延伸出来，所述列管单元体是由阴极集流体、膜电极和支撑网组合而成的管状结构，所述膜电极位于所述阴极集流体和所述支撑网之间，所述阴极集流体形成所述管状结构的内壁，所述支撑网形成所述管状结构的外壁，所述列管单元体的内腔构成co2气路；

6、阴极终端，由导电金属材料制成，套设在延伸出所述绝缘壳体的多个列管单元体上，用于与阴极导线连接；

7、所述绝缘壳体和阳极壳体对应开设有电解质溶液入口和电解质溶液出口。

8、进一步地，所述膜电极是由碳布、电催化剂和离子交换膜构成的管状结构，由内至外依次为碳布层、电解质催化层和离子交换膜层，所述碳布层的内径与所述阴极集流体的外径相匹配，所述离子交换膜层的外径与所述支撑网的内径相匹配。

9、进一步地，所述阴极集流体由导电金属材料制成，包括设置在所述绝缘壳体内的反应段、分设在所述反应段两端的第一连接段和第二连接段；

10、所述膜电极覆盖在所述反应段的外侧，所述反应段沿轴向开设有多个小孔以使co2穿过所述阴极集流体到达所述膜电极表面。

11、进一步地，所述阴极终端开设有与所述列管单元体数量相同的螺纹通孔，所述所述第一连接段和所述第二连接段设置有与所述螺纹通孔向配合的外螺纹，所述阴极终端套设在所述第一连接段或所述第二连接段上。

12、进一步地，所述电解质溶液入口和所述电解质溶液出口分设在所述绝缘壳体的两端并分别位于所述绝缘壳体相对的两侧。

13、进一步地，所述电解质溶液入口设置在所述绝缘壳体的下侧，所述所述电解质溶液出口设置在所述绝缘壳体的上侧。

14、进一步地，所述绝缘壳体设置有导线穿孔，所述阳极导线穿过所述导线穿孔与所述阳极壳体连接。

15、进一步地，所述阳极壳体设置有螺纹槽，所述螺纹槽自所述阳极壳体的外表面向内凹陷，所述阳极导线的末端配置在所述螺纹槽中。

16、进一步地，所述阴极终端设置有沿径向延伸的螺纹孔，所述阴极导线的末端配置在所述螺纹孔中。

17、进一步地，所述绝缘壳体的封堵端和所述绝缘封端均设置有与所述所述列管单元体数量相同的安装通孔，多个所述所述列管单元体分别穿过所述安装通孔配置在所述绝缘壳体内。

18、由于上述技术方案的运用，本申请与现有技术相比的有益效果在于：

19、1、本发明通过将co2电催化装置的膜电极呈列管式排列，提高了co2电催化装置的耐压能力，使co2电催化装置能够用于超临界状态下的co2电催化转化，且因为超临界co2密度大，扩散能力强，可有效提高装置的电催化效率；

20、2、本发明的co2电催化装置相较于目前的h型电解池、膜电极电解池和流动池，能够在有限的空间内能够提供更大的实际反应面积，有效提高产物的时空产率和co2的转化率，在工业化应用中适用性更强。

技术特征：

1.一种列管式超临界co2电催化装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的列管式超临界co2电催化装置，其特征在于：

3.如权利要求1所述的列管式超临界co2电催化装置，其特征在于：

4.如权利要求3所述的列管式超临界co2电催化装置，其特征在于：

5.如权利要求1至4任一项所述的列管式超临界co2电催化装置，其特征在于：

6.如权利要求5所述的列管式超临界co2电催化装置，其特征在于：

7.如权利要求1至4任一项所述的列管式超临界co2电催化装置，其特征在于：

8.如权利要求1至4任一项所述的列管式超临界co2电催化装置，其特征在于：

9.如权利要求1至4任一项所述的列管式超临界co2电催化装置，其特征在于：

10.如权利要求1至4任一项所述的列管式超临界co2电催化装置，其特征在于：

技术总结本申请公开一种列管式超临界CO2电催化装置，包括：绝缘壳体，一端封堵另一端为敞口，敞口端设置有绝缘封端；阳极壳体，配置在绝缘壳体内，阳极壳体与阳极导线连接；多个列管单元体，配置在阳极壳体内且从绝缘壳体的两端延伸出来，列管单元体是由阴极集流体、膜电极和支撑网组合而成的管状结构，膜电极位于阴极集流体和支撑网之间，阴极集流体形成管状结构的内壁，支撑网形成管状结构的外壁，列管单元体的内腔构成CO<subgt;2</subgt;气路；阴极终端，由导电金属材料制成，套设在延伸出绝缘壳体的多个列管单元体上，用于与阴极导线连接；绝缘壳体和阳极壳体对应开设有电解质溶液入口和电解质溶液出口。本发明能对超临界CO<subgt;2</subgt;电催化，可有效提高装置的电催化效率。技术研发人员：奚桢浩,赵玲,邹煜,李锦锦,蒋杰,朱志华,郭文泽受保护的技术使用者：华东理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27