[发明专利]用于二氧化碳电解槽的离子聚合物膜

权利要求书

1.一种用于电化学还原二氧化碳的方法，包括：

提供电化学装置，所述电化学装置包括阳极、阴极以及位于所述阳极与所述阴极之间的聚合物阴离子交换膜，其中所述聚合物阴离子交换膜包含阴离子交换聚合物，其中所述阴离子交换聚合物包含选自胍鎓、胍鎓衍生物、N-烷基共轭杂环阳离子或它们的组合的至少一个带正电的基团；

将包含二氧化碳的组合物引入所述阴极；以及

向所述电化学装置施加电能以实现所述二氧化碳的电化学还原。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述胍鎓衍生物选自硫脲鎓、脲鎓或它们的组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述N-烷基共轭杂环阳离子选自N,N′-二取代的咪唑鎓、1,2,3-三取代的咪唑鎓、N-取代的吡啶鎓、N-取代的异喹啉鎓、N,N′-二取代的吡咯烷鎓、或它们的组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电化学电池包含少于所述聚合物阴离子交换膜的1重量％的液体电解质。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物阴离子交换膜包含所述阴离子交换聚合物和阳离子交换聚合物的共混物。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物阴离子交换膜为双极性膜，包括邻近阴离子交换聚合物层的阳离子交换聚合物层。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述阴极在相对于标准氢电极等于-0.2V或更负的电势下工作。

8.一种用于还原二氧化碳的系统，包括：

(a)电化学装置，所述电化学装置包括(i)阳极电极、(ii)阴极电极以及(iii)位于所述阳极电极与所述阴极电极之间的聚合物阴离子交换膜，其中所述聚合物阴离子交换膜包含阴离子交换聚合物，其中所述阴离子交换聚合物包含选自胍鎓、胍鎓衍生物、N-烷基共轭杂环阳离子或它们的组合的至少一个带正电的基团，以及(iv)阴极流场，所述阴极流场邻近所述阴极电极与所述聚合物阴离子交换树脂相对；以及

(b)二氧化碳投入物，其中所述二氧化碳投入物被构造成用于将包含二氧化碳的组合物提供到所述阴极流场，以用于在所述阴极电极处还原所述二氧化碳。

9.一种用于电化学还原二氧化碳的制品，包括：

阴极；

双极性膜，所述双极性膜包含(i)聚合物阴离子交换膜层，所述聚合物阴离子交换膜层包含聚合物阴离子交换树脂和聚合物阳离子交换树脂，以及(ii)聚合物阳离子交换膜层；以及

阳极。

10.一种用于还原二氧化碳的制品，包括：

阴极；

双极性膜，所述双极性膜包含(i)聚合物阳离子交换膜层，所述聚合物阳离子交换膜层包含聚合物阴离子交换树脂和聚合物阳离子交换树脂，以及(ii)聚合物阴离子交换膜层；以及

阳极。