一种电化学还原二氧化碳产HCOOH的流动池装置

本技术属于电化学领域，具体而言，涉及一种电化学还原二氧化碳产hcooh的流动池装置。

背景技术：

1、目前，电化学还原co2产hcooh(erc-hcooh)大多在传统h型电解池中进行，其有利于在实验室中探索其内在反应机制，揭示结构-活性关系，h型电解池由交换膜隔开的两个腔室组装而成，在阳极端由高效析氧催化剂组成，阴极端为co2还原催化剂，在两室内装有碳酸氢盐等电解液构成回路。

2、然而，较差的传质过程极大地限制了h型电解池在实际中的应用。

3、在h型电解池中，只有靠近电极的电解质中溶解的co2分子能扩散到工作电极并进行还原反应，因此，erc-hcooh的性能受到co2在电解质中的溶解度和扩散速率的严重限制，特别是高过电位条件下，传质成为反应性能的主要限制步骤，导致有限的erc-hcooh总电流密度(＜30ma/cm2),其远小于商业化所需的电流密度(200ma/cm2)。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型采用了如下技术方案：

2、一种电化学还原二氧化碳产hcooh的流动池装置，包括：

3、反应容器，所述反应容器具有腔室；

4、阴离子交换膜，所述阴离子交换膜设置于所述腔室内，并将所述反应容器分成独立设置的阳极室和阴极室，所述阳极室内设置有阳极，所述阴极室内设置有阴极和ag/agcl参比电极；所述阴极为负载催化剂的气相扩散层gdl，所述阳极为箔网；

5、第一电解液瓶，所述第一电解液瓶通过第一循环管路与所述阳极室连通；

6、第二电解液瓶，所述第二电解液瓶通过第二循环管路与所述阴极室连通；

7、所述阴极室远离所述阳极室的一侧设置有第三管路与第四管路，所述第三管路与co2瓶连通，所述第三管路上设置有气体质量流量控制器；

8、所述第一循环管路上设置有第一循环泵，所述第二循环管路上设置有第二循环泵。

9、进一步地，所述阴离子交换膜的两侧设置有用于夹紧固定所述阴离子交换膜的隔板，两块所述隔板上均设置有通槽，且通槽与所述阴离子交换膜对应设置。

10、进一步地，所述负载催化剂的气相扩散层面积为1*1cm2，所述阴离子交换膜为naifon115、面积为2*2cm2，所述箔网的面积为1*1cm2。

11、进一步地，所述电解液的电解质为碳酸氢盐电解质或碱性电解质。

12、进一步地，所述碱性电解质为1mol/l的koh。

13、本实用新型的有益效果：

14、本实用新型气相扩散层gdl表面能够提供丰富的固-液-气三相界面，基于反应-扩散模型，能够有效克服电解液中co2的溶解度和扩散距离的限制，从而极大提高erc-hcooh的总电流密度。

15、本实用新型流动电解池中，湿润的co2气体送入阴极的负载催化剂的气相扩散层gdl，阴极电解液被第二循环泵驱动在阴极室中连续循环，以促进反应物向催化剂的扩散和目标产物(hcooh)与催化剂的分离，从而稳定催化剂周围的环境。

技术特征：

1.一种电化学还原二氧化碳产hcooh的流动池装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电化学还原二氧化碳产hcooh的流动池装置，其特征在于，所述阴离子交换膜的两侧设置有用于夹紧固定所述阴离子交换膜的隔板，两块所述隔板上均设置有通槽，且通槽与所述阴离子交换膜对应设置。

3.根据权利要求1所述的一种电化学还原二氧化碳产hcooh的流动池装置，其特征在于，所述负载催化剂的气相扩散层gdl的面积为1*1cm2，所述阴离子交换膜为naifon115、面积为2*2cm2，所述箔网的面积为1*1cm2。

4.根据权利要求1所述的一种电化学还原二氧化碳产hcooh的流动池装置，其特征在于，所述电解液的电解质为碳酸氢盐电解质或碱性电解质。

5.根据权利要求4所述的一种电化学还原二氧化碳产hcooh的流动池装置，其特征在于，所述碱性电解质为1mol/l的koh。

技术总结本技术公开了一种电化学还原二氧化碳产HCOOH的流动池装置，属于电化学技术领域，其反应容器具有腔室；阴离子交换膜设置于腔室内，并将反应容器分成独立设置的阳极室和阴极室，阳极室内设置有阳极，阴极室内设置有阴极和Ag/AgCL参比电极；阴极为负载催化剂的气相扩散层GDL，阳极为箔网；第一电解液瓶通过第一循环管路与阳极室连通；第二电解液瓶通过第二循环管路与阴极室连通；第三管路与CO<subgt;2</subgt;瓶连通，第三管路上设置有气体质量流量控制器；第一循环管路上与第二循环管路上均设置有循环泵。本技术能够有效克服电解液中CO<subgt;2</subgt;的溶解度和扩散距离的限制，极大提高电化学还原CO<subgt;2</subgt;产HCOOH的总电流密度。技术研发人员：王宇宏,成伟杰,郭少青,盖玉彤,程青青,褚润宇受保护的技术使用者：太原科技大学技术研发日：20231008技术公布日：2024/6/13