[发明专利]一种降低海水酸化装置运行能耗的方法

说明书

本发明提供了一种降低海水酸化装置运行能耗的方法，所述海水酸化装置包括海水酸化电解池组，所述海水酸化电解池组的两端具有电极板，所述两端的电极板上加载直流电源，通过使用水电解技术，通过离子交换方式来酸化海水，海水pH大于等于4.5时，电流为4‑30A，使海水pH降至4.5以下；海水pH低于4.5时，电流为2‑10A，使海水pH保持在3‑4.5。通过调整海水酸化过程的运行操作方法，采用变功率运行操作，从而有效降低酸化池电堆运行功耗。

技术领域

本发明涉及水电解领域，具体涉及一种降低海水酸化装置运行能耗的方法。

背景技术

在整个环境中，大气中的二氧化碳与海洋是始终平衡的。全世界海水中碳元素的总含量高达38000千亿吨，大约2-3％是以二氧化碳气体溶解的形式存在，剩下的97-98％是以碳酸氢盐和碳酸盐的化合状态存在。根据目前世界海洋的体积估算，海洋碳源是约为大气碳源的175多倍，当按照质量与体积比时，海洋中二氧化碳浓度(100mg/L)约为大气中浓度(0.77mg/L)的140倍。海水中溶解的HCO₃^-与CO₃^2-决定了深度为100米以上的海水pH值，与CO₂存在着如下的平衡：

[CO₂]_T＝[CO₂(g)]+[HCO₃^-]+[CO₃^2-]

因此，高效节能利用海水中高浓度的CO₂对于环境的保护具有深远意义：首先，去除海水中的CO₂可以间接的影响大气中的二氧化碳含量，海水与大气中的二氧化碳存在平衡，去除海水中的CO₂可以间接降低大气中的二氧化碳含量，降低温室效应；其次，产生的新海水介质将能够从大气中吸收更多的二氧化碳，而不会影响海洋的酸碱性，再者，从海水中吸取CO₂比传统碱液吸收的能耗更低，可以直接应用于生物固碳、低温固化等领域。目前，去除海水(或水)中溶解的CO₂的主要方法有：电化学法、加热/减压法、化学沉淀法、鼓泡法、阴离子交换膜法等。其中电化学法具有效率高，纯度高等优点成为研究热点。

目前，专利【US 20130206605A1】和【US 20140238869A1】通过电化学方法酸化海水，来提取CO₂，其中对海水酸化是研究的核心及前提，两个专利中，将海水进行酸化处理，海水流量为1.02L/min，工作电流为6A，工作电压为9V，酸化海水pH仅为6.31，工作电流及工作电压均较高，导致装置能耗增加，不利于长时间实际运行。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种降低海水酸化装置运行能耗的方法，通过变功率加载操作，使用水电解技术，通过离子交换方式，来酸化海水，并通过控制工作电流，改变装置运行功率，降低海水酸化电解池组的运行能耗。

本发明技术方案如下：

本发明提供了一种降低海水酸化装置运行能耗的方法，所述海水酸化装置包括海水酸化电解池组，所述海水酸化电解池组的两端具有电极板，所述两端的电极板上加载直流电源，通过使用水电解技术，通过离子交换方式来酸化海水，

海水pH大于等于4.5时，电流为4-30A，使海水pH降至4.5以下；

海水pH低于4.5时，电流为2-10A，使海水pH保持在3-4.5。

基于上述方案，优选地，

所述海水酸化电解池组通有阴极液和阳极液；所述阳极液为去离子水或经过软化后的脱氯及金属离子的海水，所述阴极液为经过软化后的海水或去离子水；

所述阳极液和阴极液流量为200-2000ml/min；