[发明专利]一种阳极氧化强化二氧化碳还原的装置及其方法

权利要求书

1.一种阳极氧化强化二氧化碳还原的装置，其特征在于，所述装置分为两个部分，阴极区和阳极区，所述阴极区和阳极区均包括气相入口、液相入口、气体分布器、配水区、布水板、反应室、气相出口、液相出口；

其中，气相入口设置在配水区下方，气体分布器位于配水区内部，与气相入口相连，液相入口设置在配水区侧面外壁上，配水区与反应室通过布水板相连，配水区位于反应室下方，反应室上方设置气相出口，反应室侧面外壁上设置液相出口；阴极配水区与阳极配水区不相连，阴极反应室与阳极反应室之间通过阳离子交换膜相连；

所述阴极反应室内部填充负载型催化剂粒子电极，侧面内壁上设置阴极，所述阴极为玻碳电极、修饰玻碳电极、铜基氧化物电极中的一种；

所述阳极反应室侧面内壁上设置阳极，所述阳极为钛基涂敷催化材料或复合涂层DSA。

2.根据权利要求1所述的一种阳极氧化强化二氧化碳还原的装置，其特征在于，所述负载型催化剂粒子电极，载体包括活性炭、氧化铝、分子筛、碳纤维管，催化剂包括TiO₂、Cu₂O、CuO、Cu₂O-ZnO。

3.根据权利要求1所述的一种阳极氧化强化二氧化碳还原的装置，其特征在于，所述修饰玻碳电极为Sb-Pb/GC。

4.根据权利要求1所述的一种阳极氧化强化二氧化碳还原的装置，其特征在于，所述铜基氧化物电极包括Cu₂O/Cu、Cu₂O-In/Cu、CuO-TiO₂/Cu、Cu₂O-ZnO/Cu。

5.根据权利要求1所述的一种阳极氧化强化二氧化碳还原的装置，其特征在于，所述钛基涂敷催化材料包括IrO₂-Ta₂O₅、RuO₂-IrO₂、PbO₂、SnO₂-Sb。

6.基于权利要求1所述的一种阳极氧化强化二氧化碳还原装置的氧化还原方法，包括以下步骤：

步骤1)阴极区内，CO₂气体由气相入口经气体分布器进入阴极配水区，再由阴极配水区直接进入阴极反应室；同时，阴极液自液相入口进入阴极配水区，再通过布水板均匀布水进入阴极反应室作为电解质溶液，最后由液相出口流出并再次从液相入口进入反应室循环利用；CO₂在阴极反应区内进行还原转化；

步骤2)阳极区内，SO₂气体由气相入口经气体分布器进入阳极配水区，再由阳极配水区直接进入阳极反应室；同时，阳极液自液相入口进入阳极配水区，再通过布水板均匀布水进入阳极反应室作为电解质溶液，最后由液相出口流出并再次从液相入口进入反应室循环利用；SO₂在阳极反应区内进行氧化反应；

步骤3)上述步骤1)与步骤2)同时进行，所述SO₂在阳极反应室内氧化生成氢离子，氢离子通过阳离子交换膜进入阴极反应室与CO₂反应生成醇类；

步骤4)步骤1)所述CO₂气体在阴极反应室内经电化学反应转化成气态和液态两种产物，其中，气态产物为CO和烃类，从阴极气相出口排出，液态产物为有机酸和醇类，与步骤1)所述阴极液一同从阴极液相出口排出；步骤2)所述SO₂气体在阳极反应室内经电化学反应转化成液态产物硫酸，与步骤2)所述阳极液一同从阳极液相出口排出，未反应完全的SO₂废气从阳极气相出口排出；

步骤5)步骤4)所述SO₂废气从阳极气相出口排出后回到阳极气相入口，与未使用的SO₂气体同时再进入阳极反应室，循环利用；

步骤6)检测步骤1)所述阴极液中有机酸及醇类的浓度，当浓度高于0.05～0.1M时，更换阴极液；检测步骤2)所述阳极液中硫酸的浓度，当浓度高于0.1～0.2M时，更换阳极液。