[发明专利]一种电还原CO2

说明书

本发明属于电解技术领域，具体涉及一种电还原CO₂制甲酸盐的三室型电解池装置及其电解方法。所述电解池装置包括阴极室、第一阳极室和第二阳极室，所述第一阳极室和第二阳极室分别通过阳离子交换膜与阴极室连接。所述第一阳极室内为酸性（或中性）电解液，所述第二阳极室内为碱性电解液，所述第一阳极室内设有第一电极，所述阴极室内设有第二电极和第三电极，所述第二阳极室内设有第四电极；所述第一电极和第二电极电连，所述第三电极和第四电极电连，其中，所述第一电极和第四电极为阳极电极，所述第二电极和第三电极为阴极电极。该装置有利于产物分离，可以解决目前CO₂电还原制甲酸盐的诸多缺点，且降低了能耗。

技术领域

本发明属于电解技术领域，具体涉及一种电还原CO₂制甲酸盐的三室型电解池装置及其电解方法。

背景技术

电化学还原CO₂制甲酸的反应目前来说有两种方式，第一是在单室型电解池中进行反应，另外一种就是在H型电解池（中间用阳离子交换膜隔开）中进行反应。

在单室型电解池中进行反应时阴极还原CO₂生成的产物甲酸会被阳极所氧化，尽管有技术采用Nafion膜包裹阳极可以抑制甲酸的氧化，但是这种技术仅在甲酸低浓度时有效，生成的甲酸浓度较高时仍然会有部分甲酸被氧化。另外，更为严重的是在单室型电解池中生成的甲酸不断富集，造成电解液pH值不断下降，而酸性环境不利于CO₂的溶解而且催化剂催化活性会下降。单室型电解池在短时间（或者是甲酸生成浓度较低时）反应尚可以维持，但是无法适应长时间的电解反应。

在H型电解池中进行反应时阴极为CO₂还原生成甲酸盐的反应，阳极则为析氧反应。文献中常常采用与阴极室一致的碳酸氢盐溶液或者可以降低阳极析氧电位的NaOH（或KOH）溶液作为电解液。采用H型电解池可以有效阻止甲酸根的透过，但是采用这种技术需要持续不断的补充阳极电解质，OHˉ反应生成O₂和水，而K⁺离子持续不断的透过离子交换膜进入阴极室，最终阴极室的反应如下：

CO₂ + 2K⁺ + H₂O + 2e⁻→ HCOOK + KOH

由于阴极室会不断通入CO₂，CO₂与KOH进一步生成KHCO₃，这样阴极室最终的产物HCOOK和KHCO₃难以分离，限制了反应的应用性。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种电还原CO₂制甲酸盐的三室型电解池装置及其电解方法；该装置有利于产物分离，可以解决目前CO₂电还原制甲酸盐的诸多缺点，且降低了能耗。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种电还原CO₂制甲酸盐的三室型电解池装置，所述电解池装置包括阴极室、第一阳极室和第二阳极室，所述第一阳极室和第二阳极室分别通过阳离子交换膜与阴极室连接。

优选的，所述第一阳极室内为酸性或中性电解液，所述第二阳极室内为碱性电解液，所述第一阳极室内设有第一电极，所述阴极室内设有第二电极和第三电极，所述第二阳极室内设有第四电极；所述第一电极和第二电极电连，所述第三电极和第四电极电连，其中，所述第一电极和第四电极为阳极电极，所述第二电极和第三电极为阴极电极。