[发明专利]一种电解海水制氢联合二氧化碳捕集的方法及装置

权利要求书

1.一种电解海水制氢联合二氧化碳捕集的方法，包括如下步骤：

(1)电解：向阳极电解槽中注入淡水，向阴极电解槽、介质槽和储氢离子槽中注入海水，阳极和阴极接通电源后开始电解，阳极电解槽中生成氧气，同时其内的淡水变为酸性溶液，阴极电解槽中生成氢气，同时其内的海水变为碱性溶液，分别收集产生的氧气和氢气，待阴极电解槽中的pH达到10以上时停止电解；

(2)离子及电荷平衡：阳极电解槽中产生的氢离子在渗透压的作用下透过阳离子交换膜进入储氢离子槽，造成储氢离子槽中阳离子过剩，阴极电解槽中产生的氢氧根离子造成阴极电解槽中阴离子过剩，介质槽内海水中的电解质透过阴离子交换膜向储氢离子槽中补充阴离子，同时透过阳离子交换膜向阴极电解槽中补充阳离子，保持阴极电解槽和储氢离子槽中的电荷平衡；

(3)CO₂的吸收：烟气经除尘后通入阴极电解槽中，烟气中的CO₂被阴极电解槽中的碱性溶液反应吸收，直至吸收饱和后停止通入烟气；

(4)CO₂的释放：将阴极电解槽内的碱性溶液和储氢离子槽内的酸性溶液导出后混合，发生中和反应，被吸收的CO₂得到释放，收集捕集到的CO₂；

(5)循环：向阳极电解槽中补充淡水，向阴极电解槽、介质槽和储氢离子槽中补充海水，重复步骤(1)-(4)，实现烟气中CO₂的持续捕集。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极和阴极均为惰性电极。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述惰性电极为石墨电极。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述阳离子交换膜为磺酸型阳离子交换膜。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述阴离子交换膜为季铵型阴离子交换膜。

6.一种实现权利要求1-5中所述方法的装置，其特征在于，包括电解装置、烟气鼓入装置、气体收集装置、中和释放池和液体补充装置；

所述电解装置包括阳极电解槽、阴极电解槽、储氢离子槽、介质槽、阳极、阴极以及电源，所述阳极电解槽内装有淡水，所述阴极电解槽、储氢离子槽和介质槽内装有海水，所述阳极电解槽与储氢离子槽之间通过阳离子交换膜分隔，所述储氢离子槽与介质槽之间通过阴离子交换膜分隔，所述介质槽与阴极电解槽之间通过阳离子交换膜分隔，所述阳极电解槽内的淡水中设有阳极，所述阴极电解槽内的海水中设有阴极，所述阳极和阴极与电源电连接；

所述烟气鼓入装置与阴极电解槽的下部相连通；

所述气体收集装置包括氧气收集装置、氢气收集装置和CO₂收集装置，所述氧气收集装置设于阳极电解槽的上部，所述氢气收集装置设于阴极电解槽的上部，所述CO₂收集装置设于中和释放池的上部；

所述中和释放池位于电解装置的下方，所述储氢离子槽和阴极电解槽的底部分别通过管路与中和释放池的底部相连通，并且所述储氢离子槽和阴极电解槽底部与中和释放池相连通的管路上均设有阀门；

所述液体补充装置包括淡水补充装置和海水补充装置，所述淡水补充装置与阳极电解槽的下部相连通，所述海水补充装置分别与储氢离子槽、介质槽和阴极电解槽的底部相连通。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述淡水补充装置包括海水淡化设施。