[发明专利]一种基于固体氧化物电解池生产可控比例的合成气的方法

权利要求书

1.一种基于固体氧化物电解池可控电解还原水和二氧化碳的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将二氧化碳、氢气和水蒸气的混合气体通入固体氧化物电解池中，经电解后，得到合成气；

所述合成气中包括一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气；

所述合成气中，氢气与一氧化碳的摩尔比与所述混合气体中水蒸气和二氧化碳的摩尔比相关联。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可控包括，所述合成气中，氢气与一氧化碳的摩尔比仅与所述混合气体中水蒸气和二氧化碳的摩尔比相关联；

通过控制所述电解的电流值可以控制合成气的产量；

所述可控还包括，改变电解的电流值，不会改变合成气中氢气与一氧化碳的摩尔比；

所述混合气体中，氢气的体积含量为1％～20％；

所述固体氧化物电解池包括中空平管式高温固体氧化物电解池。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电解包括电解催化；

所述电解还原的温度为600～850℃；

所述电解还原的电流密度为0.01～2A cm^-2；

所述电解还原的电压为1～3V；

所述电解还原的电源为直流电源。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固体氧化物电解池，自下而上包括：

支撑层、燃料极、电解质、阻隔层和空气极；

所述支撑层中设置有气体流道；

所述气体流道包括燃料极气体流道和合成气流道；

所述空气极中设置有空气极流道。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电解还原的具体过程为：

将氢气、二氧化碳和水蒸汽的混合气体通入电解池的燃料极气体流道中，将空气通入电解池的空气极流道中，对电解池施加电流，发生电化学反应生产合成气。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述支撑层的材料包括NiO-YSZ；

所述支撑层的厚度为4.5～5.5mm；

所述燃料极的材料包括NiO-YSZ；

所述燃料极的厚度为10～20μm；

所述电解质的材料包括YSZ；

所述电解质的厚度为8～12μm。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述阻隔层的材料包括GDC；

所述阻隔层的厚度为1～5μm；

所述空气极的材料包括LSCF-GDC；

所述空气极的厚度为10～20μm。

8.一种基于固体氧化物电解池可控电解还原水和二氧化碳的系统，其特征在于，包括供气单元、加热单元和电解单元；

所述供气单元包括水蒸气发生器；

所述加热单元包括加热装置；

所述电解单元包括平管式高温固体氧化物电解池和电源；

所述水蒸气发生器的气体出口与所述平管式高温固体氧化物电解池的混合气体进口相连通；

所述加热装置用于加热平管式高温固体氧化物电解池；

所述电源与平管式高温固体氧化物电解池相连接。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述供气单元还包括空气源；

所述空气源的空气出口与所述平管式高温固体氧化物电解池的空气极流道相连通；

所述供气单元还包括氢气源和二氧化碳气源；

所述氢气源和二氧化碳气源分别或一同与所述水蒸气发生器的进气口相连通。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电源包括直流电源；

所述电解单元还包括集流装置；

所述集流装置一端与电源相连接，另一端与电解池相连接；

所述系统还包括气相色谱；

所述气象色谱与所述平管式高温固体氧化物电解池的合成气出口相连通。