[发明专利]一种电解二氧化碳制一氧化碳的电解池隔膜和应用方法

说明书

本发明涉及一种电解二氧化碳制一氧化碳的电解池隔膜和应用方法，属于二氧化碳资源化利用技术领域。所述电解池隔膜为多孔聚乙烯膜、多孔聚丙烯膜、多孔聚偏氟乙烯膜、多孔聚苯并咪唑膜、多孔硅油纸膜或多孔甲基硅树脂膜。将有机电解液注入到阴极室中，然后向有机电解液中通入二氧化碳得到溶有二氧化碳的饱和溶液；将水溶液注入到阳极室中；阴极室和阳极室中分别插入浸没在溶液中的阴极和阳极，在常温常压、电解电压为3.4～4.1V进行电解，在阴极上生成一氧化碳。本发明采用低成本多孔隔膜用以替代价格昂贵的全氟磺酸膜，构建新型隔膜电解池，采用该新型隔膜电解池用于电解二氧化碳制一氧化碳。

技术领域

本发明涉及一种电解二氧化碳制一氧化碳的电解池隔膜和应用方法，属于二氧化碳资源化利用技术领域。

背景技术

化石燃料是当前最主要的能量来源。随着社会的发展，对煤、石油、天然气的需求量不断增大，不仅加剧了化石燃料的枯竭，也增加了空气中CO₂的含量。面对日益严峻的能源和环境问题，开发可再生能源替代化石燃料显得尤为重要。但是，利用风能、太阳能等可再生能源大规模发电时，由于受到季节、气候、环境和日照等多种因素的限制，发出的电量具有间歇性和不稳定性。将数量巨大的可再生电能直接接入电网，时断时续、时强时弱的电量供应会对电网造成冲击，严重时可导致电网瘫痪。因此，研发可再生电能储存技术，成为能源环境领域亟待解决的重大现实问题。

本项目拟采用CO₂、H₂O为原料储存在可再生电能，研究思路为：以可再生电能为电解电源，用电化学催化还原的方法将CO₂、H₂O转化为CO、H₂，得到合成气，即CO和H₂的混合气体，然后用成熟的工业技术将合成气转化为液态燃料或高值化学品。通过这种方法，可以将可再生电能转化为化学能储存起来。

电解CO₂制CO，是上述技术路线的核心关键环节。传统电解CO₂制CO的技术，通常采用隔膜电解池，隔膜是电解池最核心的构件之一，隔膜通常采用全氟磺酸膜，全氟磺酸膜是一种氢离子选择性透过膜，这种以全氟磺酸膜为隔膜的电解池其结构与工作原理如本发明的图1一样：用全氟磺酸膜将电解池分隔成阴极室和阳极室，阴极室中注入溶有大量CO₂的水溶液或有机溶液，阳极室中注入水溶液，反应过程中，水在阳极上发生氧化反应，生成氢离子和氧气，氢离子通过全氟磺酸膜迁移到阴极，参与CO₂电还原反应，生成CO。但是，由于全氟磺酸膜价格昂贵，限制了上述技术的工业化应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种电解二氧化碳制一氧化碳的电解池隔膜和应用方法。本发明采用低成本多孔隔膜用以替代价格昂贵的全氟磺酸膜，构建新型隔膜电解池，采用该新型隔膜电解池用于电解二氧化碳制一氧化碳。本发明通过以下技术方案实现。

一种电解二氧化碳制一氧化碳的电解池隔膜，所述电解池隔膜为多孔聚乙烯膜、多孔聚丙烯膜、多孔聚偏氟乙烯膜、多孔聚苯并咪唑膜、多孔硅油纸膜或多孔甲基硅树脂膜。

所述多孔聚乙烯膜孔径150～500nm，孔隙率为20～60%，厚度为10～150μm；所述多孔聚丙烯膜孔径100～200nm，孔隙率为30～60%，厚度为20～170μm；所述多孔聚偏氟乙烯膜孔径为100～250nm，孔隙率为25～75%，厚度为15～350μm；所述多孔聚苯并咪唑膜孔径100～250nm，孔隙率为15～35%，厚度在25～200μm；所述多孔硅油纸膜孔径100～270nm，孔隙率为20～35%，厚度为25～300μm；所述多孔甲基硅树脂膜孔径为100～200nm，孔隙率为25～55%，厚度在15～300μm。

一种电解二氧化碳制一氧化碳的电解池隔膜的应用方法，用多孔的电解池隔膜将电解池分隔成阴极室和阳极室，应用方法具体包括：