二氧化碳电解池和二氧化碳电解电堆装置的制作方法

本发明涉及二氧化碳电解，尤其涉及二氧化碳电解池和二氧化碳电解电堆装置。

背景技术：

1、二氧化碳，一种碳氧化合物，常温常压下是一种无色无味或无色无臭而其水溶液略有酸味的气体，也是一种常见的温室气体，还是空气的组分之一，在自然界中含量丰富，其产生途径主要有以下几种，有机物(包括动植物)在分解、发酵、腐烂、变质的过程中都可释放出二氧化碳；石油、石蜡、煤炭、天然气燃烧过程中，也要释放出二氧化碳；石油、煤炭在生产化工产品过程中，也会释放出二氧化碳；所有粪便、腐植酸在发酵，熟化的过程中也能释放出二氧化碳；所有动物在呼吸过程中，都要吸氧气吐出二氧化碳，随着环保意识的加强和可持续发展战略的推进，二氧化碳电解技术已经成为重要的研究领域之一，二氧化碳电解池和二氧化碳电解电堆装置是实现碳中和，以及减少大气中二氧化碳浓度的有效手段之一。

2、现有技术中的不足：现有技术中的电解电堆装置是由多个电解池组合而成的，因此电解池在组合过程中容易出现不紧密的情况，现有技术中的电解电堆装置没有用于固定电解池的结构，无法保证电解池组装连接位置的准确度，容易影响二氧化碳的电解效果，在电解过程中，催化剂的活性、稳定性和选择性对电解效率和产物纯度具有重要影响，可能导致电解速率较慢、能耗较高或产物中含有杂质。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是现有技术中的电解电堆装置没有用于固定电解池的结构，电解过程中，催化剂的活性、稳定性和选择性对电解效率和产物纯度造成影响的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了二氧化碳电解池和二氧化碳电解电堆装置，二氧化碳电解池，包括电解槽容器和电解池组件，所述电解槽容器右端一侧固定连接有管道，所述电解池组件顶端前后两侧均固定连接有支撑杆，所述支撑杆底端一侧开设有固定槽，所述电解池组件左右两端均等距离固定连接有两个连接块，所述连接块中部开设有连接槽，所述电解池组件顶端固定连接有安装板，所述安装板前后两端中部固定连接有紧固件。

3、优选的，所述电解池组件包括第一极板和第二极板，所述第一极板和第二极板之间上下两侧分别固定安装有第一固定板和第二固定板，所述第一固定板顶端分别固定连接有第一出气管和第二出气管，所述第二固定板底端分别固定连接有第一集液管和第二集液管，所述第一极板和第二极板之间固定连接有离子交换隔膜。

4、优选的，所述离子交换隔膜的材料包括聚合物膜和无机陶瓷膜。

5、优选的，所述第一极板包括阴极电极，所述阴极电极后端固定连接有第一气体分离膜，所述第一气体分离膜后端固定连接有第一气体扩散层，所述第一气体扩散层后端固定连接有阴极催化剂层，所述阴极催化剂层后端设置有阴极室，所述阴极电极前端上下分别固定连接有第一管道和第二管道。

6、优选的，所述第二极板包括阳极电极，所述阳极电极前端固定连接有第二气体分离膜，所述第二气体分离膜前端固定连接有第二气体扩散层，所述第二气体扩散层前端固定连接有阳极催化剂层，所述阳极催化剂层前端设置有阳极室，所述阳极电极后端上下分别固定连接有第三管道和第四管道。

7、优选的，所述离子交换隔膜固定连接于阴极室和阳极室之间，所述阴极室和阳极室内腔均流动有电解液。

8、优选的，所述第一出气管和第一集液管与阴极室连接相通，所述第二出气管和第二集液管与阳极室连接相通。

9、本发明还提供了二氧化碳电解电堆装置，所述二氧化碳电解电堆装置由多个上述的二氧化碳电解池组合而成。

10、本发明的技术效果和优点：

11、1.本发明通过设有电解槽容器，采用耐腐蚀材料制作而成，有利于布置电极和隔膜，并且尽可能的减少电解液的流动阻力，通过电解槽容器保证装置整体的密封性，防止电解液泄漏，同时通过电解槽容器方便对多个电解池组件进行拼接，保证电解电堆装置的紧密性和电解过程中的稳定性。

12、2.本发明通过设有支撑杆和固定槽，有利于将组装好的电解池组件安装在电解槽容器中，通过固定槽保证电解池组件安装在电解槽容器上位置的准确性，同时设有安装板和紧固件增加电解池组件固定的牢固度，保证二氧化碳电解过程中的稳定性，由于二氧化碳电解过程中可能产生氢气等易燃易爆气体，在电解槽容器中进行电解操作，对周围的工作人员起到了安全防护的效果。

13、3.本发明通过设有包括聚合物膜和无机陶瓷膜材料的离子交换隔膜，有利于阻止气体和电解液直接混合，同时允许离子通过以实现电解过程，聚合物膜和无机陶瓷膜材料具有较高的离子选择性、化学稳定性和机械强度，阴极电极和阳极电极均采用具有优良导电性和稳定性的金属或合金材料，保证二氧化碳电解过程中的还原反应。

技术特征：

1.二氧化碳电解池，包括电解槽容器(1)和电解池组件(2)，其特征在于：所述电解槽容器(1)右端一侧固定连接有总排管(3)，所述电解池组件(2)顶端前后两侧均固定连接有支撑杆(4)，所述支撑杆(4)底端一侧开设有固定槽(5)，所述电解池组件(2)左右两端均等距离固定连接有两个连接块(6)，所述连接块(6)中部开设有连接槽(7)，所述电解池组件(2)上下两端均固定连接有安装板(8)，所述安装板(8)前后两端中部固定连接有紧固件(9)。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳电解池，其特征在于：所述电解池组件(2)包括第一极板(21)和第二极板(22)，所述第一极板(21)和第二极板(22)顶端分别固定连接有第一出气管(23)和第二出气管(24)，所述第一极板(21)和第二极板(22)底端分别固定连接有第一集液管(25)和第二集液管(26)，所述第一极板(21)和第二极板(22)之间固定连接有离子交换隔膜(27)。

3.根据权利要求2所述的二氧化碳电解池，其特征在于：所述离子交换隔膜(27)的材料包括聚合物膜和无机陶瓷膜。

4.根据权利要求2所述的二氧化碳电解池，其特征在于：所述第一极板(21)和第二极板(22)分别固定连接于安装板(8)前后两端。

5.根据权利要求2所述的二氧化碳电解池，其特征在于：所述第一极板(21)包括阴极电极(211)，所述阴极电极(211)后端固定连接有第一气体分离膜(212)，所述第一气体分离膜(212)后端固定连接有第一气体扩散层(213)，所述第一气体扩散层(213)后端固定连接有阴极催化剂层(214)，所述阴极催化剂层(214)后端设置有阴极室(215)，所述阴极电极(211)前端上下分别固定连接有第一管道(216)和第二管道(217)。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳电解池，其特征在于：所述第二极板(22)包括阳极电极(221)，所述阳极电极(221)前端固定连接有第二气体分离膜(222)，所述第二气体分离膜(222)前端固定连接有第二气体扩散层(223)，所述第二气体扩散层(223)前端固定连接有阳极催化剂层(224)，所述阳极催化剂层(224)前端设置有阳极室(225)，所述阳极电极(221)后端上下分别固定连接有第三管道(226)和第四管道(227)。

7.根据权利要求5所述的二氧化碳电解池，其特征在于：所述离子交换隔膜(27)固定连接于阴极室(215)和阳极室(225)之间，所述阴极室(215)和阳极室(225)内腔均流动有电解液。

8.根据权利要求5所述的二氧化碳电解池，其特征在于：所述第一出气管(23)和第一集液管(25)与阴极室(215)连接相通，所述第二出气管(24)和第二集液管(26)与阳极室(225)连接相通。

9.二氧化碳电解电堆装置，其特征在于：由多个权利要求1至8任一项所述二氧化碳电解池组合而成。

技术总结本发明提供了二氧化碳电解池和二氧化碳电解电堆装置，涉及二氧化碳电解技术领域，包括电解槽容器和电解池组件，所述电解槽容器右端一侧固定连接有管道，所述电解池组件顶端前后两侧均固定连接有支撑杆，所述支撑杆底端一侧开设有固定槽，所述电解池组件左右两端均等距离固定连接有两个连接块，所述连接块中部开设有连接槽，所述电解池组件顶端固定连接有安装板，所述安装板前后两端中部固定连接有紧固件，通过电解槽容器保证装置的密封性，防止电解液泄漏，方便对电解池组件进行安装，安装板和紧固件增加电解池组件固定的牢固度，组合形成电解电堆装置，选择合适材料的离子交换膜和电极，保证二氧化碳的还原反应效果。技术研发人员：徐秀玲受保护的技术使用者：北京碳知科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18